KUKA工业机器人操作与运维

本书参照"1+x"工业机器人操作与运维职业技能标准，结合日常教学特点，对KUKA工业机器人的组成结构、安装与调试、操作与编程、维护和保养进行了详细介绍，并通过机器人码垛的实例进行了综合讲解和训练，有助于读者实操能力的提升，使读者学完本书至少能够达到中级水平。本书配套录制相应的讲解视频，更直观，更易懂。

工业机器人是装备智能化的物质基础，相较于传统机械，工业机器人应用领域更加开放。在发达国家，工业机器人自动化生产线已广泛应用于汽车行业、电子电器行业、工程机械制造行业，其有效保证了产品质量，提高了生产效率，节约了生产成本，并大大降低了工伤事故。
KUKA（库卡）机器人无疑是工业机器人中的佼佼者。KUKA机器人有限公司是世界领先的工业机器人制造商之一，在全球拥有20多个子公司，拥有丰富的机器人安装及在线运作测试经验。其机器人具有本体刚度好、运动精度高、型号全、应用领域广等优势，可广泛用于物料搬运、加工、堆垛、点焊和弧焊，涉及金属加工、食品和塑料等行业。
本书参照《工业机器人操作与运维》1+X职业技能等级考核标准，结合笔者多年的KUKA机器人相关从业经验编写。全书共7章，主要围绕KUKA机器人的机械、电气、操作、编程、配置软件、维护与保养、故障诊断及典型应用等方面展开。其中，第1章围绕机器人基础知识展开，主要讲述了KUKA机器人分类、应用、本体、控制柜等内容；第2章围绕机器人系统展开，包含机械系统、控制系统、系统线路连接、安全回路、投入运行设置等内容；第3章围绕机器人基本操作展开，内容包含机器人的安全操作规范、示教器的基本操作、坐标系的认识与测量、零点标定方法等；第4章主要围绕机器人编程展开，内容包括运动编程、逻辑信号编程、流程控制、样条运动、KRL流程控制、结构化编程等；第5章介绍机器人周边设备编程，包括西门子1200PLC编程、西门子触摸屏组态、PLC与机器人之间的通信等内容；第6章介绍机器人系统保养与维修，包含机器人本体的保养与维修、机器人控制柜的保养与维修、各零部件的更换、故障诊断等内容；第7章以机器人码垛应用为典型代表，从工作站认识、机器人与PLC的I/O配置到PLC程序编写、触摸屏组态、机器人程序编写，从零到完成任务，完整地展现一个项目，巩固本书知识。
本书内容全面系统、通俗易懂，KUKA机器人知识点的展开条理清晰，适合从事KUKA机器人现场维护、调试应用的工程技术人员学习和参考，也非常适合自动化、工业机器人、机电一体化等相关专业的师生使用，还可作为工业机器人培训用书。
本书涉及实操的部分都配有笔者录制的视频，一边操作一边讲解，有助于读者理解和掌握。
由于笔者的水平有限，难免有不足之处，欢迎广大读者提出宝贵意见和建议。

编著者

本书参照《工业机器人操作与运维》1+X职业技能等级考核标准，结合作者多年教学、实践经验，对KUKA 工业机器人的基础知识、安全操作、示教器编程、周边设备通信编程、系统维护、常见故障处理等内容进行了详细介绍，并通过机器人码垛的实例进行了综合讲解和训练。全书以专业活动为导向、以操作技能为核心，配套教学视频，能够帮助读者充分了解和掌握KUKA 工业机器人操作与运维的知识和技能。
本书内容全面系统，通俗易懂，实用性强，既可以供工业机器人相关专业师生、技术人员阅读参考，又可作为工业机器人培训用书。

第1 章 KUKA 工业机器人的基本认识
1.1 KUKA 机器人概述 002
1.2 KUKA 机器人分类 002
1.3 KUKA 机器人应用 005
1.4 KUKA 机器人组成 007

第2 章 KUKA 工业机器人系统的连接与投入运行
2.1 KUKA 机器人的机械系统 009
2.2 KUKA 机器人控制系统 010
2.2.1 机器人控制柜分类 010
2.2.2 KR C4 控制系统 011
2.2.3 控制系统构成 011
2.3 KUKA 机器人的安全接口X11 015
2.3.1 外部确认开关 019
2.3.2 紧急停止 019
2.3.3 防护门 019
2.4 KUKA 机器人系统连接 020
2.4.1 接地电位均衡导线 020
2.4.2 KUKA 机器人系统连接 021
2.5 首次上电投入运行 025
2.5.1 KUKA 机器人开机 025
2.5.2 检查机器人数据 027
2.5.3 投入运行模式 030

第3 章 KUKA 工业机器人的操作基础
3.1 机器人的安全操作规范 033
3.1.1 设备安全 033
3.1.2 安全风险 034
3.1.3 操作规范 037
3.1.4 操作要求 040
3.1.5 安全符号 042
3.2 示教器的介绍 042
3.2.1 示教器按键 042
3.2.2 KUKA smartHMI 046
3.2.3 示教器语言设定 047
3.2.4 启停工业机器人系统 048
3.3 KUKA 机器人坐标系的认识与操作 050
3.3.1 KUKA 机器人坐标系的认识 050
3.3.2 手动移动机器人各轴 051
3.3.3 在世界坐标系下移动机器人 053
3.3.4 “手动移动选项”窗口 054
3.3.5 配置6D 鼠标 057
3.4 工具坐标系的测量 059
3.4.1 工具坐标系测量介绍 059
3.4.2 工具的TCP 测量 060
3.4.3 工具坐标系姿态测量 064
3.4.4 外部固定工具测量 068
3.4.5 数字输入（工具/固定工具） 071
3.5 基坐标系的测量 073
3.5.1 基坐标介绍 073
3.5.2 基坐标测量操作 074
3.5.3 活动工件测量 078
3.5.4 数字输入（基座/工件） 083
3.5.5 “工具/基坐标管理”窗口 083
3.6 负载数据 086
3.6.1 负载数据介绍 086
3.6.2 负载数据数字输入 088
3.7 零点标定 089
3.7.1 零点标定介绍 090
3.7.2 零点标定方式 091
3.7.3 手动删除轴的零点 097
3.7.4 偏量学习 097

第4 章 KUKA 工业机器人的示教器编程
4.1 程序文件的使用 101
4.1.1 程序模块结构 101
4.1.2 创建新程序 101
4.1.3 程序文件的编辑 102
4.1.4 创建新文件夹 103
4.1.5 文件管理器 104
4.1.6 选择或打开程序 105
4.1.7 KRL 程序的结构 106
4.1.8 存档和还原数据 107
4.1.9 smartPAD 面板系统状态 109
4.1.10 程序运行操作 114
4.1.11 初始化运行 114
4.2 PTP、LIN、CIRC 运动指令编程 115
4.2.1 KUKA 机器人的运动方式 115
4.2.2 PTP 运动指令 116
4.2.3 LIN 运动指令 118
4.2.4 CIRC 运动指令 119
4.2.5 选项窗口 120
4.2.6 沿轨迹运动时的姿态引导 121
4.2.7 轨迹逼近 122
4.3 样条运动指令编程 123
4.3.1 样条运动的编程 123
4.3.2 对样条组进行编程 123
4.3.3 对样条组段进行编程 126
4.3.4 对样条的触发器进行编程 130
4.3.5 对样条的条件停止进行编程 134
4.3.6 为CP 样条组的恒速运动区域编程 136
4.4 更改运动指令 139
4.4.1 重新示教点 139
4.4.2 分区段平移坐标 139
4.5 逻辑功能 142
4.5.1 OUT 指令 143
4.5.2 WAIT 指令 145
4.5.3 WAIT FOR 指令 145
4.5.4 PULSE 指令 147
4.5.5 设定模拟输出端 148
4.6 变量的应用 149
4.6.1 概述 149
4.6.2 声明 150
4.6.3 初始化 152
4.6.4 数据操作 154
4.6.5 变量监控 155
4.6.6 数组变量 156
4.6.7 结构体变量 158
4.6.8 枚举变量 160
4.6.9 系统变量 160
4.7 KRL 流程控制 161
4.7.1 CONTINUE：防止预进停止 161
4.7.2 EXIT：离开循环 162
4.7.3 IF…THEN：条件分支 162
4.7.4 WHILE…ENDWHILE：当型循环 165
4.7.5 LOOP…ENDLOOP：无限循环 166
4.7.6 FOR…ENDFOR：计数循环 167
4.7.7 REPEAT…UNTIL：直到循环 169
4.7.8 SWITCH…CASE：多重分支 170
4.7.9 GOTO：跳转指令 172
4.7.10 HALT：暂停程序 172
4.8 结构化编程 173
4.8.1 结构化编程概述 173
4.8.2 局部子程序 177
4.8.3 全局子程序 178
4.8.4 将参数传递给子程序 179
4.9 用KRL 进行运动编程 182
4.9.1 借助KRL 给运动编程 182
4.9.2 用KRL 进行相对运动编程 187
4.9.3 计算机器人位置 189

第5 章 KUKA 机器人周边设备编程
5.1 西门子1200PLC 编程 192
5.1.1 S7-1200 PLC 简介 192
5.1.2 STEP 7 编程软件 192
5.1.3 设备配置 194
5.1.4 编程语言 194
5.1.5 基本指令 195
5.1.6 定时器和计数器指令 202
5.2 西门子触摸屏组态 207
5.2.1 触摸屏介绍 207
5.2.2 触摸屏组态 208
5.3 通信配置 212
5.3.1 WorkVisual 开发环境 212
5.3.2 WorkVisual 软件配置机器人 216
5.3.3 1200PLC 和KUKA 机器人之间的通信 221

第6 章 工业机器人系统维护与常见故障处理
6.1 安全操作措施 234
6.1.1 控制柜安全 234
6.1.2 EGB 规定 234
6.2 系统维修 235
6.2.1 控制系统PC 235
6.2.2 主板 236
6.2.3 更换双网卡（Dual NIC） 236
6.2.4 更换KR C4 存储盘 236
6.2.5 更换电源 237
6.2.6 更换RAM 存储器 238
6.2.7 更换风扇 238
6.2.8 更换蓄电池 239
6.3 故障诊断 240
6.3.1 工业机器人本体故障诊断 241
6.3.2 控制器故障诊断 242
6.3.3 位置传感器故障诊断 243
6.4 KRC4 保养 243
6.4.1 工业机器人本体保养 243
6.4.2 工业机器人控制柜保养 247

第7 章 码垛应用案例
7.1 工业机器人码垛工作站系统介绍 251
7.1.1 工业机器人码垛工作站系统简介 251
7.1.2 工作站特点 251
7.1.3 功能规格 251
7.1.4 系统配置 252
7.1.5 码垛任务 253
7.2 系统I/O 配置 254
7.2.1 机器人I/O 模块配置 254
7.2.2 机器人输入/输出端配置 254
7.2.3 PLC 和机器人I/O 信号分配 254
7.3 PLC 程序编写 256
7.3.1 PLC 控制程序 256
7.3.2 触摸屏组态 262
7.4 机器人程序编写 262
7.4.1 工具坐标系的建立 262
7.4.2 机器人码垛程序流程图 263
7.4.3 目标点示教 264
7.4.4 机器人程序 264
7.4.5 系统启动 266

参考文献 268