工业机器人操作与应用（初级）

近年来，随着工业自动化技术的深入发展及工业机器人在各行业的广泛应用，工业机器人已经成为智能制造行业中不可替代的重要设备，成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。目前，中国正处于产业转型升级的关键时期，工业机器人已经逐渐成为工业制造领域的重要设备，尤其在一些柔性制造系统和数字化工厂中，工业机器人作业已经逐步取代人工作业，不仅极大地降低了工人的劳动强度，提高了工人的劳动效率，而且有效地提高了产品质量。因此，广泛应用与发展工业机器人对促进我国制造业的发展具有重要意义。
为了满足企业对工业机器人应用人才的需求，满足产业升级、技术进步的要求，我国迫切需要系统化培养工业机器人技术技能人才。我们从企业的生产实际出发，结合实际生产过程中工业机器人相关工作岗位的技术技能要求及相关本科院校、职业院校在教学过程中所涉及的主要知识点和难点，组织编写了这套《工业机器人操作与应用》教材。书中选择了实用的教学内容，根据工业机器人技术技能人才培养路径或学习路径，按照由浅入深、循序渐进、螺旋上升的原则安排教学顺序，侧重于工业机器人相关知识点的融会贯通，力求读者通过边学边练的方式学习、掌握工业机器人相关知识及控制方法。同时，本书将工业机器人的知识点进行了适当的综合、拓展与提升，旨在为不同层次读者的后续学习提供帮助、奠定基础。
通过本套教材的学习，结合实际操作，读者可以掌握工业机器人编程、逻辑指令控制、基于PROFINET工业网络的应用、工作站的调试、产线的模拟调试及工业机器人在汽车行业的主要应用等知识，基本达到工业机器人操作/运维员和操作/运维工程师的技能要求，基本符合工业机器人应用企业、工业机器人系统集成企业等对工业机器人相关岗位的能力要求。
由于工业机器人技术迭代发展很快，加之编者水平有限，书中的错误和不妥之处在所难免，敬请各位专家和广大读者批评指正。

编 者

本套教材分为初级、中级、高级三个等级，本书是本套教材的初级部分，分为12章，主要内容如下：第1章主要介绍工业机器人的基本构成、起源和发展及技术特点等，使读者初步了解工业机器人的相关知识，加深对工业机器人的理解和认知。第2章至第12章主要介绍KUKA（库卡）机器人和KRC4机器人控制系统、工业机器人投入运行和零点标定，工业机器人坐标系、工业机器人负载数据测量、工业机器人程序的编写、运行，工业机器人运动类型，逻辑指令和预进功能，变量和程序调用，程序控制指令、中断程序编程、KUKA抓手工艺包等关键技术知识。通过对本书内容的学习，读者能够系统地了解工业机器人的基本知识，掌握KUKA机器人的操作要点和程序编写，为进一步学习和应用工业机器人奠定良好的基础。本书为工业和信息化工业机器人技术技能人才培养项目的配套教材。本书适合作为高等本科院校、高职高专院校的教材，也可作为相关企业的培训用书，同时适合从事工业机器人开发、调试、现场维护的工程技术人员学习和参考。

北京新奥时代科技有限责任公司成立于2006年，是工业和信息化部教育与考试中心的下属企业，是*高新技术企业、中关村高新技术企业，目前拥有《全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试考务管理系统VI.0》和《全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）网上报名系统VI.0》软件著作权6项。公司于2011年开始就承担着“全国计算机技术与软件专业技术资格（水平）考试”和“通信专业技术人员职业水平考试”以及“工业和信息化部所属单位公开招聘考试”的考务管理、阅卷管理系统的开发、运营维护任务和考试实施的技术支持工作，每年为40万考生提供服务。公司作为工业和信息化人才培养工程培训基地，与多个骨干校开展了专业共建、教学资源服务、优化专业课程教学大纲等全方位的合作，为工业、通信业和信息化系统培养行业技术技能人才。

第1章 工业机器人认知 1 
1.1 初识工业机器人 1 
1.2 工业机器人的基本构成 2 
1.2.1 工业机器人机械系统 2 
1.2.2 工业机器人控制系统 7 
1.2.3 工业机器人智能系统 8 
1.3 工业机器人的起源和发展 8 
1.4 工业机器人的技术特点 9 
1.5 工业机器人专业术语 9 
1.6 工业机器人安全 10 
1.7 工业机器人环境保护 11 
第2章 KUKA机器人和KRC4机器人控制系统 12 
2.1 KUKA机器人机械系统 12 
2.2 KRC4机器人控制系统 14 
2.2.1 KRC4系统术语 15 
2.2.2 KRC4系统内部结构 15 
2.2.3 KRC4总线系统 16 
2.2.4 KUKA控制总线（KCB） 17 
2.2.5 KUKA系统总线（KSB） 19 
2.3 KRC4示教器 21 
2.3.1 smartPAD操作按键说明 21 
2.3.2 smartHMI操作界面说明 22 
2.3.3 工业机器人用户组说明 33 
第3章 工业机器人投入运行和零点标定 35 
3.1 投入运行助手 35 
3.2 投入运行模式 36 
3.3 投入运行模式的风险和防范措施 37 
3.4 工业机器人零点标定 37 
3.4.1 零点标定的含义 37 
3.4.2 零点标定工具 37 
3.4.3 EMD的工作原理及应用 38 
3.4.4 需要进行零点标定的情况 39 
3.4.5 零点标定的方法和步骤 39 
3.4.6 零点数据去调节 44 
第4章 工业机器人坐标系 46 
4.1 关节坐标系 46 
4.2 笛卡儿坐标系 48 
4.3 固定工具测量 58 
第5章 工业机器人负载数据测量 64 
5.1 转动惯量 64 
5.2 工具负载数据测量 65 
5.3 附加负载数据测量 69 
第6章　工业机器人程序的编写、运行 71 
6.1　工业机器人编程类型 71 
6.2　KRC4系统程序管理 72 
6.3　工业机器人程序的运行 82 
第7章　工业机器人运动类型 85 
7.1　PTP控制方式 85 
7.2　CP控制方式 85 
7.3　轨迹路径逼近功能 86 
7.4　工业机器人运动指令编辑 87 
第8章　逻辑指令和预进功能 91 
8.1　数字输出指令 91 
8.2　等待指令 92 
8.3　脉冲输出指令 93 
8.4 轨迹切换指令 93 
8.5　使用KRL函数进行轨迹切换 97 
8.6　预进功能 100 
第9章　变量和程序调用 103 
9.1　变量的声明和命名规范 103 
9.1.1 全局变量声明 104 
9.1.2 局部变量声明 104 
9.1.3 常量声明 105 
9.2　复杂数据类型变量 105 
9.2.1　结构型变量 105 
9.2.2　枚举型变量 106 
9.3　程序调用 107 
9.3.1 子程序 108 
9.3.2 函数 109 
第10章　程序控制指令 113 
10.1　循环指令 113 
10.2　分支指令 115 
10.3　GOTO指令 116 
10.4　HALT指令 116 
10.5　CONTINUE指令 117 
第11章　中断程序编程 119 
11.1　中断指令语法说明 119 
11.2　中断程序的有效性 120 
11.3 中断程序的优先级 120 
11.4　中断程序的激活和取消 121 
11.5　中断程序的禁用和许可 121 
11.6 BRAKE指令 122 
11.7　中断程序编写说明 123 
11.8　RESUME指令 124 
11.9　中断程序中的系统变量 124 
第12章　KUKA抓手工艺包 126 
12.1　KUKA抓手工艺包的安装 126 
12.2　工艺按键说明及配置 128 
12.3　工艺指令编写 129 
12.4　搬运程序示例 131 
附录A　工业和信息化人才培养工程—工业机器人技术技能人才培养项目 132