項目1 工業機器人認知

任務1.1認識工業機器人2

1.1.1工業機器人定義及分類2

1.1.2工業機器人的應用2

任務1.2KUKA機器人結構和功能認知3

1.2.1KUKA機器人機械繫統3

1.2.2KUKA機器人控制繫統5

1.2.3KUKA機器人示教繫統5

1.2.4KUKA機器人編程方法5

任務1.3KUKA機器人安全規範認知7

1.3.1KUKA機器人防護裝置7

1.3.2KUKA機器人安全停機類型8

1.3.3KUKA機器人安全操作規範9

1.3.4KUKA機器人維護保養10



項目2 工業機器人操作基礎

任務2.1正確使用示教器13

2.1.1KUKA smartPAD的各功能鍵以及界面認識13

2.1.2示教器插撥19

2.1.3示教器操作21

任務2.2手動操作KUKA機器人22

2.2.1KUKA機器人開關機22

2.2.2在軸坐標繫下移動機器人25

2.2.3在世界坐標繫下移動機器人26



項目3 工業機器人運行準備

任務3.1標定機器人零點34

3.1.1零點標定原理34

3.1.2標定機器人零點37

3.1.3取消零點校正41

任務3.2標定機器人工具坐標繫42

3.2.1工具坐標測量概述42

3.2.2工具坐標的測量原理及方法44

3.2.3調用已創建的工具坐標繫51

任務3.3標定機器人基坐標繫55

3.3.1基坐標繫概述55

3.3.2基坐標的測量方法56

3.3.3在基坐標繫下移動機器人59

任務3.4標定外部固定工具61

3.4.1外部固定工具概述61

3.4.2外部固定工具的測量方法62

3.4.3在外部工具坐標繫下移動機器人63

任務3.5標定機器人引導的活動工件66

3.5.1由工業機器人引導的活動工件概述66

3.5.2由工業機器人引導的活動工件的測量方法66

3.5.3在由工業機器人引導的活動工件坐標繫下移動機器人68



項目4 工業機器人示教編程

任務4.1程序模塊的創建和編輯74

4.1.1程序模塊的結構74

4.1.2創建和編輯程序模塊75

4.1.3執行機器人程序77

任務4.2軸相關運動編程（SPTP運動）81

4.2.1編寫軸相關運動（SPTP運動）指令82

4.2.2機器人狀態與轉角方向86

任務4.3沿軌跡運動編程87

4.3.1沿軌跡運動的奇點88

4.3.2編寫沿軌跡運動（SLIN運動）指令89

4.3.3編寫沿軌跡運動（SCIRC運動）指令91

任務4.4樣條曲線運動編程97

4.4.1樣條曲線概述98

4.4.2編寫CP樣條組運動指令101

任務4.5邏輯編程104

4.5.1等待函數編程104

4.5.2簡單切換函數編程106

4.5.3樣條曲線的邏輯編程108



項目5 工業機器人高級編程

任務5.1工業機器人結構化編程120

5.1.1結構化編程概述120

5.1.2機器人控制繫統用戶組120

5.1.3程序模塊120

5.1.4結構化編程技巧121

5.1.5機器人子程序126

5.1.6參數傳遞126

任務5.2工業機器人變量與協議129

5.2.1常量129

5.2.2變量概述129

5.2.3標準型變量129

5.2.4數組132

5.2.5枚舉133

5.2.6復合數據類型133

5.2.7運算符與表達式134

5.2.8變量顯示136

任務5.3程序流程控制138

5.3.1循環結構138

5.3.2分支結構142

5.3.3跳轉結構144

任務5.4KRL運動編程145

5.4.1KRL運動編程概述145

5.4.2SPTP運動編程145

5.4.3SLIN運動編程146

5.4.4SCIRC運動編程147

5.4.5相對運動編程148

任務5.5信息編程149

5.5.1信息提示概述149

5.5.2信息提示函數151

5.5.3提示信息編程153

5.5.4狀態信息編程153

5.5.5確認信息編程155

5.5.6等待信息編程155

5.5.7對話信息編程156

任務5.6切換函數158

5.6.1切換函數概述158

5.6.2簡單切換函數158

5.6.3使用KRL觸發器編程159

5.6.4使用KRL條件停止編程160

5.6.5使用KRL恆速運動區域編程161

任務5.7中斷編程162

5.7.1程序中斷概述162

5.7.2中斷聲明162

5.7.3中斷激活163

5.7.4中斷禁止164

5.7.5中斷位置繫統變量164

5.7.6中斷後機器人的制動165

任務5.8模擬量編程166

5.8.1模擬量概述166

5.8.2輸入模擬量取值166

5.8.3輸出模擬量賦值167

5.8.4SUBMIT解釋器167



項目6 工業機器人外部自動運行

任務6.1外部自動運行認知172

任務6.2輸入/輸出接口配置173

6.2.1輸入/輸出端173

6.2.2外部自動運行接口配置175

任務6.3外部自動運行控制程序179

6.3.1CELL程序結構179

6.3.2CELL程序段說明179

6.3.3CELL文件編輯180

任務6.4啟動外部自動運行181

任務6.5外部自動運行中斷後恢復183

6.5.1接通驅動裝置183

6.5.2確認信息183

6.5.3外部啟動CELL程序184



項目7 工業機器人空間監控

任務7.1認識工作空間187

7.1.1軸坐標工作空間與笛卡爾工作空間187

7.1.2允許的工作空間與不允許的工作空間187

7.1.3工作空間模式188

任務7.2工作空間監控188

7.2.1軸坐標空間配置步驟188

7.2.2笛卡爾工作空間配置步驟189

7.2.3工作空間鎖定191



項目8 WorkVisual使用

任務8.1軟件認知196

8.1.1WorkVisual軟件概述196

8.1.2WorkVisual軟件功能196

8.1.3WorkVisual操作界面197

任務8.2軟件安裝198

8.2.1PC機繫統要求198

8.2.2機器人控制繫統要求199

8.2.3安裝WorkVisual199

任務8.3項目管理202

8.3.1PC連接KSI202

8.3.2上載項目203

8.3.3激活編程和配置模式203

8.3.4切換項目文件視圖203

8.3.5修改項目204

8.3.6項目比較205

8.3.7下載項目206

8.3.8在機器人控制繫統中激活項目208

任務8.4WorkVisual編輯KRL程序210

8.4.1KRL程序編輯概述210

8.4.2文件處理210

8.4.3KRL編輯器使用212

任務8.5WorkVisual總線配置217

8.5.1總線配置概述217

8.5.2建立現場總線217

8.5.3編輯設備信號219

8.5.4連接總線220



參考文獻

隨著“工業4.0”的發布和“中國制造2025”的實施，中國制造業發展和產業升級有了明確道路和方向，即智能制造。工業機器人作為智能化中代表性的裝備，目前已廣泛應用於汽車、電子電氣及裝備制造等行業。機器人革命已成為“第四次工業革命”的一個切入點和重要增長點，將影響全球制造業格局。近年來，雖然我國工業機器人產業發展迅速，但工業機器人專業技術人纔匱乏已成為產業發展的瓶頸。目前，國內各職業院校相繼開展工業機器人技術專業建設，著力於應用型人纔的隊伍建設，加大了對工業機器人產業應用型人纔的培養力度。

工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或自由度的機器裝置，是一種可自由編程並受程序控制的操作機，其操作和編程是工業機器人繫統維護、調試、集成、應用編程必須掌握的基本技能。KUKA（庫卡）機器人有限公司是的工業機器人制造商之一，其工業機器人具有本體剛度好、運動精度高、型號種類齊全、應用領域廣泛等優勢，在各行各業得到了廣泛的應用，相應的技術技能人纔需求量也不斷增大，因此本書選取KUKA工業機器人為對像，講解機器人結構、原理、操作及編程，幫助初學者掌握機器人基本操作技能。

本書依據高職院校教學和社會技能培訓的要求，結合KUKA機器人授權研究院（成都）近幾年教學實踐和社會培訓的經驗，對接企業崗位技能和職業素養，歸納、凝練、組織本書的重要知識點。本書適合職業院校工業機器人技術、自動化等相關專業學生，以及從事於工業機器人操作與運維人員學習，也可作為工業機器人應用編程人員的學習讀物，可幫助讀者對KUKA機器人操作、編程有一個基礎的了解。

本書以“理實一體、工學結合”為指導思想，圍繞KUKA機器人基本操作和編程，精心編排了8個項目，包括工業機器人認知、工業機器人操作基礎、工業機器人運行準備、工業機器人示教編程、工業機器人高級編程、工業機器人外部自動運行、工業機器人空間監控及WorkVisual使用。本書采用項目式教學，將每個項目分為多個任務，以實際的工作任務為主線，通過知識點講解、任務練習和操作示範，輔以豐富的圖文、微課視頻及操作示例，做到“學中做、做中學”，構建工業機器人操作與編程的知識技能體繫，培養學生實踐操作能力和職業素養。

本書由成都工業職業技術學院韓勇、蒲江縣技工學校徐明霞、蒲江縣職業中專學校梁毅擔任主編，成都工業職業技術學院餘倩、周遠非、武昭妤擔任副主編，成都工業職業技術學院奉友勤、侯益波、王麗、王斌、於翔、何振中、李笑平及蒲江縣職業中專學校餘代雄參與編寫。成都工業職業技術學院文廣教授擔任本書主審，對本書的大綱和內容進行了多次審定和修改。在本書編寫過程中，KUKA機器人有限公司（上海）和KUKA機器人授權研究院（成都）給予了大力的支持、鼓勵和幫助，同時還參閱了部分相關教材及技術文獻，在此表示衷心的感謝。

為便於讀者學習和教師授課，本書配備了豐富的PPT課件、微課視頻等學習資源，微課視頻等可掃描書中二維碼觀看學習,課件等資源可到化學工業出版社教學資源網www.cipedu.com.cn下載。

盡管編者致力於編寫一本讓讀者滿意的書籍，但編者的水平有限、編寫時間倉促以及機器人技術的不斷更新，書中難免存在疏漏和不足之處，真誠希望廣大讀者朋友提出寶貴的意見和建議。



編者