工业机器人示教与初识编程语言
工业机器人操作与编程教案
《工业机器人操作与编程教案》一、教学目标（一）知识目标1. 了解工业机器人的基本组成、工作原理和应用领域。
2. 掌握工业机器人的操作方法，包括手动操作、示教编程和自动运行。
3. 熟悉工业机器人编程语言的基本语法和编程流程。
4. 能够根据实际任务需求进行简单的工业机器人编程。
（二）技能目标1. 能够熟练操作工业机器人进行基本的动作控制。
2. 具备独立进行工业机器人示教编程的能力。
3. 培养学生的动手实践能力和解决实际问题的能力。
（三）情感目标1. 激发学生对机器人技术的兴趣和热爱，培养学生的创新意识和实践能力。
2. 培养学生的团队合作精神和交流能力。
3. 提高学生的安全意识和责任感，确保在操作过程中的安全。
二、教学重难点（一）教学重点1. 工业机器人的操作方法，包括手动操作、示教编程和自动运行。
2. 工业机器人编程语言的基本语法和编程流程。
3. 实际任务中的工业机器人编程应用。
（二）教学难点1. 工业机器人示教编程的技巧和方法。
2. 复杂任务的编程逻辑和算法设计。
3. 机器人系统的故障诊断和排除能力。
三、教学方法1. 理论讲解与实际操作相结合：通过课堂讲解工业机器人的理论知识，结合实际操作演示，让学生更好地理解和掌握操作方法和编程技巧。
2. 案例教学法：选取实际的工业机器人应用案例，引导学生分析问题、解决问题，提高学生的实际应用能力。
3. 小组合作学习：将学生分成小组，进行小组讨论、合作编程和实践操作，培养学生的团队合作精神和交流能力。
4. 多媒体教学：利用多媒体课件、视瓶等资源，丰富教学内容，提高教学效果。
四、教学过程（一）导入（10 分钟）通过播放一段工业机器人的操作视瓶或展示一些工业机器人的图片，引起学生的兴趣，引入本节课的主题——工业机器人操作与编程。
提问学生对工业机器人的了解程度，引导学生思考工业机器人在现代工业生产中的作用和应用前景。
（二）工业机器人基础知识（30 分钟）1. 工业机器人的组成讲解工业机器人的主要组成部分，包括机械结构、控制系统、传感器等，并通过图片和实物展示，让学生对工业机器人的结构有直观的认识。
工业机器人的基础示教编程与调试知识点：常用的IO控制指令及用法
指令解析
用于改变模拟信号输出信号的值。 （Digital Ou4t.pSuett）置D位O为“0”。 例如：WaitG用Igi于1，改5；变数字信号输出信号的值。 仅在已设置d例i1输如入：后Se，tD程O序d继o续1；执行。 提示：如果在将S信et、号Rdeose1t指设令置前为有1。 运动指令MoveL、MoveJ、MoveC 运动指令MoveL、MoveJ、MoveC 如图所示，添加“Reset”指令，Reset数字信号复位指令用于将数字输出 例如：SetDOdo1； 运动指令MoveL、MoveJ、MoveC 提示：如果在Set、Reset指令前有 （Digital Output）置位为“0”。 掌握常用的I/O控制指令及用法。 使用fine才可以精确地输出I/O信号 仅在gi1输入已具有值5后，程序继续执行。 例如：WaitDldi，1； 用于改变数字信号输出信号的值。 掌握常用的I/O控制指令及用法。 用于改变一组数字信号输出信号的值。 使用fine才可以精确地输出I/O信号
1.Set数字信号置位指令 如图所示，添加“Set”指令。Set数字信号置位指令用于将数字输出 （Digital Output）置位为“1”。
指令解析
例R用e如于set： 改数W变字a一信itG组号2如Ig数.复iR图1e字，位所s信5e指；示t号数令，输字添出信加信号“号复的R位e值s指e。t令”指令，Reset数字信号复位指令用于将数字输出
学习目标
1.掌握常用的I/O控制指令及用法。
指令解析
I/O控制指令用于控制I/O信号，以实现机器人系统与机器人周边设备的通 信。在工业机器人中，主要是通过对PLC的通信设置来实现信号的交互，例如当 打开相应开关，使PLC输出信号，机器人系统接收到信号后，做出对应的动作， 以完成相应的任务。
华数II工业机器人的示教编程
MOVE ROBOT P1
//从当前点运动到P1点
MOVE ROBOT P2
//从P1点运动到P2点
MOVE ROBOT LR[100]
//从P2点运动到LR[100]点
MOVE ROBOT LR[101]
//从LR[100]点运动到LR[101]点。
MOVE ROBOT JR[1]
//若JR[1]为机器人零点，则该句实现机器人回零。
位置数据是指定运动的目标位置。位置数据包括位置和机器人姿态。位置数据 被划分两种类型。一种是关节坐标系下的关节坐标（J1，J2，J3，J4，J5， J6），各个数据反映了每个关节的角度位置定义，没有姿态信息；另一种是在 直角坐标系下的位置和姿态两种信息（X，Y，Z，A，B，C），其中位置（X， Y，Z）：代表在直角坐标系下TCP的三维坐标。姿态（A，B，C）：代表在直 角坐标系下，绕X轴、Y轴、Z轴的角位移。
华数II型工业机器人文件管理
用户程序在编写完成后，必须将程序加载到控制器的内存中，才能够进行程序的 调试与运行。当在导航器右侧选中某个程序文件后，点击加载，即可将选中的文 件加载到编辑器中，同时会显示运行光标，如图所示为加载MAIN.PRG文件完成 后的界面。
华数II型工业机器人文件管理
3．打开命令
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 运动指令
运动指令是机器人示教时最常用的指令，它实现将机器人的工具点（TCP）以 指定速度、路径轨迹等从一个位置移动到另一个指定位置。运动指令包含了动 作类型、位置数据及附加运动指令。
动作类型是指定采用什么运动方式来控制到达指定位置的运动路径。在华数II 型机器人编程中有三种动作类型即：MOVE、MOVES、CIRCLE。
附加运动指令是指定机器人在运动过程中的指令。包含了速度（VCRUISE）、 加速比（ACC）、减速比（DEC）、圆滑过渡（BLENDINGFACTOR）等。
工业机器人的编程语言和种类
工业机器人的编程语言和种类机器人的开发语言一般为C、C++、C++ Builder、VB、VC等语言，主要取决于执行机构（伺服系统）的开发语言；而机器人编程分为示教、动作级机器人编程语言、任务级编程语言三个级别；机器人编程语言分为专用操作语言（如VAL语言、AL语言、SLIM语言等）、应用已有计算机语言的机器人程序库（如Pascal语言、JARS语言、AR-BASIC语言等）、应用新型通用语言的机器人程序库（如RAPID 语言、AML语言KAREL语言等）三种类型。
目前主要应用的是SLIM 语言。
伴随着机器人的发展，机器人语言也得到发展和完善。
机器人语言已成为机器人技术的一个重要部分。
机器人的功能除了依靠机器人硬件的支持外，相当一部分依赖机器人语言来完成。
早期的机器人由于功能单一，动作简单，可采用固定程序或示教方式来控制机器人的运动。
随着机器人作业动作的多样化和作业环境的复杂化，依靠固定的程序或示教方式已满足不了要求，必须依靠能适应作业和环境随时变化的机器人语言编程来完成机器人的工作。
自机器人出现以来，美国、日本等机器人的原创国也同时开始进行机器人语言的研究。
美国斯坦福大学于1973年研制出世界上第一种机器人语言——WAVE语言。
WAVE是一种机器人动作语言，即语言功能以描述机器人的动作为主，兼以力和接触的控制，还能配合视觉传感器进行机器人的手、眼协调控制。
在WAVE语言的基础上，1974年斯坦福大学人工智能实验室又开发出一种新的语言，称为AL语言。
这种语言与高级计算机语言ALGOL结构相似，是一种编译形式的语言，带有一个指令编译器，能在实时机上控制，用户编写好的机器人语言源程序经编译器编译后对机器人进行任务分配和作业命令控制。
AL语言不仅能描述手爪的动作，而且可以记忆作业环境和该环境内物体和物体之间的相对位置，实现多台机器人的协调控制。
美国IBM公司也一直致力于机器人语言的研究，取得了不少成果。
工业机器人示教与编程实训小结
工业机器人示教与编程实训小结本文是一篇关于工业机器人示教与编程实训的小结，主要包含以下方面的内容：机器人示教器操作、机器人编程语言理解、坐标系设置与校正、工具与工件坐标设定、程序数据与IO信号配置、运动指令规划与实现以及碰撞检测与安全功能应用。
一、机器人示教器操作在实训中，我们首先学习了如何正确使用机器人的示教器。
示教器是操作和控制机器人运动的主要设备，包括键盘、触摸屏、操纵杆等输入装置。
操作机器人示教器时，需要遵循一定的步骤和注意事项，如确认机器人安全锁定、操作前先选择工具坐标系、运动速度要缓慢等。
二、机器人编程语言理解机器人编程语言是实现机器人运动和任务自动执行的基础。
在实训中，我们学习了常用机器人编程语言的基本概念和应用。
例如，ROBOTICS WORKS软件支持的高级语言Labo，以及示教器上使用的低级语言T-code和R-code。
通过编写简单的程序，我们加深了对编程语言的理解。
三、坐标系设置与校正机器人的坐标系分为世界坐标系、工具坐标系和工件坐标系等。
在实训中，我们学习了如何正确设置和校正这些坐标系。
例如，通过使用机器人自带的传感器或第三方设备进行坐标系校准，确保机器人运动的准确性。
同时，我们也了解了常见问题和解决方法，如碰撞后坐标系失准、校正参数不正确等。
四、工具与工件坐标设定工具坐标系和工件坐标系用于描述机器人末端执行器和工件的位置和姿态。
在实训中，我们学习了如何使用工具和工件坐标系进行运动规划和控制。
例如，通过设定工具坐标系，使机器人在执行某些任务时更加精确；通过设定工件坐标系，实现机器人的自主定位和搬运等功能。
五、程序数据与IO信号配置程序数据和IO信号是机器人执行任务的重要参数。
在实训中，我们学习了如何配置这些参数，并进行仿真和实验。
例如，通过设置程序数据，使机器人在执行循环、条件判断等复杂任务时更加灵活；通过配置IO信号，实现机器人与其他设备的联动和控制。
六、运动指令规划与实现运动指令是控制机器人运动的指令集合。
工业机器人编程基础
工业机器人编程基础
工业机器人编程基础包括以下几个方面：
1. 机器人编程语言：了解机器人常用的编程语言，如ABB的RAPID语言、KUKA的KRL语言、Fanuc的TP语言等。
了解机器人的语法规则、基本指令和数据结构等。
2. 机器人控制系统：熟悉机器人的控制系统，了解机器人的软硬件组成、控制模块和传感器等。
学会使用机器人控制面板和编程软件。
3. 机器人运动控制：了解机器人的运动学和动力学，掌握机器人的运动控制方法和技巧。
学会编写机器人的位姿控制、运动轨迹规划和碰撞检测等程序。
4. 机器人操作系统：了解机器人操作系统，如ROS（Robot Operating System）、Yaskawa的MotoPlus等。
了解机器人操作系统的架构和功能，学会使用机器人操作系统进行开发和编程。
5. 机器人仿真：熟悉机器人仿真软件，如RoboDK、Visual Components等。
学会使用仿真软件进行机器人程序的开发、调试和验证。
6. 机器人编程实践：进行实际的机器人编程项目实践，如机器人装配、焊接、喷涂等应用。
通过实践项目，深入理解机器人编程的实际应用和技巧。
以上是工业机器人编程基础的主要内容，通过学习和实践，可以逐步提高机器人编程的能力和技术水平。
工业机器人操作与编程认识示教器
工业机器人操作与编程认识示教器示教器是工业机器人操作与编程的核心工具之一、它通常由两部分组成：示教工具和示教器控制台。
示教工具是用来操作机器人的手持设备，类似于遥控器，通过示教工具可以对机器人的动作、位置等进行控制。
示教器控制台用来将示教工具上的操作输入到机器人的控制系统中，并将其转化为机器人能够执行的指令。
示教器的操作方式主要有两种：在线示教和离线示教。
在线示教是指将示教工具与机器人直接连接，通过示教工具对机器人进行实时操作和编程。
离线示教是指将示教工具与机器人分开使用，通过示教工具对机器人的动作、位置等进行事先录制，并将其保存到示教工具中，然后再将录制的指令上传到机器人的控制系统中。
示教器的操作和编程过程中需要注意以下几个关键点：首先是机器人的基准点的设置。
基准点是机器人运动的参考点，一般是指机器人的起始位置或者一些固定位置。
在操作和编程之前，需要将机器人移动到基准点，并将其设置为机器人的原点。
其次是机器人的运动学参数的设置。
运动学参数是指机器人的关节角度、位置和速度等参数，通过设置这些参数可以对机器人的运动过程进行控制。
最后是机器人的路径规划和轨迹控制。
路径规划是指对机器人的运动路径进行规划，使其能够顺利地完成任务。
轨迹控制是指对机器人的运动轨迹进行控制，使其能够以指定的速度和加速度运动。
工业机器人操作与编程的示教器在工业生产中起着至关重要的作用。
通过示教器，工人可以对机器人进行灵活的操作和编程，使其能够完成各种复杂的任务。
示教器的使用也使得机器人的操作和编程变得更加简单和高效，提高了工业生产的效率和质量。
总结起来，工业机器人操作与编程的示教器是现代工业生产中不可或缺的工具。
它通过示教工具和示教器控制台的配合，实现对机器人的操作和编程。
示教器的操作方式主要有在线示教和离线示教，其中离线示教还可以分为点位示教和路径示教。
在操作和编程过程中需要注意设置机器人的基准点、运动学参数和路径规划等关键点。
工业机器人基础示教编程与调试
IO控制指令的应用
机器人与外部设备的连接
STEP4
STEP3
STEP2
STEP1
机器人与PLC的连接：通过IO控制指令实现机器人与PLC之间的数据交换
机器人与传感器的连接：通过IO控制指令实现机器人与传感器之间的数据交换
机器人与执行器的连接：通过IO控制指令实现机器人与执行器之间的数据交换
机器人与上位机的连接：通过IO控制指令实现机器人与上位机之间的数据交换
确认IO信号的类型和参数设置是否正确
观察IO信号的状态变化，判断是否正常
调整IO信号的触发条件，优化控制效果
检查IO信号的抗干扰措施是否到位
确认IO信号的响应速度和准确性是否符合要求
优化策略
减少IO指令的数量：通过合并或删除不必要的指令来简化程序
优化IO指令的顺序：根据设备的响应时间和优先级来调整指令的顺序
02
机器人与PLC的连接
01
机器人与PLC的连接方式：RS232、RS485、以太网等
03
机器人与PLC的通信协议：Modbus、Profibus等
02
机器人与PLC的数据交换：输入输出信号、状态信号等
04
机器人与PLC的编程：根据需求编写相应的控制程序
IO控制指令的调试与优化
调试方法
检查IO信号的连接是否正确
演讲人
工业机器人基础示教编程与调试
常用IO控制指令用法
IO控制指令的应用
IO控制指令的调试与优化
常用IO控制指令用法
输入输出指令
输入指令：用于读取外部设备的信号，如传感器、按钮等
01
输出指令：用于控制外部设备的动作，如电机、阀门等
02
输入输出指令的组合：可以实现更复杂的控制逻辑
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示教器的外观
• 示教器上提供了手动操作机器人和编辑数据所必须的硬件 按钮和开关。示教器上的液晶屏可以显示各种各样的数据 。
示教器上的开关和硬件按键的功能
• 手动操作机器人的标准方法，也叫做Jogging(点动)。 • 通常装备的六轴机器人，如图1-43所示。这些轴分别称为JT1 到
JT6，但有时也用以前的习惯称呼。 • JT1 ⇒ R 轴, JT2 ⇒ O 轴, JT3 ⇒ D 轴, JT4 ⇒ S 轴, JT5 ⇒ B 轴,
8） 程序点 8 -- 放置位置
图1-51 示教位置点8
• 用轴操作键把机器人移到放置位置，这时请保持程序点7 的姿态不变。
• 点击“松开”按钮，释放工件。 • 点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。
9) 程序点 9 -- 放置位置附近 (放置后的退让位置)
图1-52 示教位置点9
• 用轴操作键把机器人移到放置位置附近。移动时，选择工 件和工具不干涉
注意事项
• 实验前确保机器人各电缆正确连接； • 在老师的指导下进行实验； • 机器人通电后，身体的任何部位不要进入机器人运动可达
范围之内； • 机器人运动不正常时，及时按下控制柜的急停开关 • 绝不要强制地扳动机器人的轴。
2.川崎机器人编程演示
• （1）调用一个已有的示教程序，观察任务执行过程中机器 人各轴运动情况、操作模式改变情况、速度改变情况及末 端执行器动作情况。
任务二 工业机器人示教与初识编程语言
• 任务要求：通过工业机器人示教和编程操作演示和尝试性 练习，掌握机器人示教基本方法，了解机器人编程方法。
• 1、川崎机器人示教 • （1）认识机器人示教器并熟悉其功能，图1-41与实物对照
，熟悉各部分名称和功能。
图1-41 川崎机器人示教器
（2）熟悉各按键位置及其功能。实物对照记忆。如图1-42 所示。
JT6 ⇒ T 轴 • 通过按下机器人示教器上的6轴+-按钮控制机器人的点动。
ห้องสมุดไป่ตู้
示教是一种机器人的编程方法，示教分为三个步骤：
• 1）示教，就是机器人学习的过程，在这个过程中，操作者 要手把手教会机器人做某些动作。
• 2）存储，就是机器人的控制系统以程序的形式将示教的 动作记忆下来。
• 3）再现，机器人按照示教时记忆下来的程序展现这些动作 。
• 首先，确认外部电源给控制器供电；第二，将机器人控制柜上的切换开关切换 到TEACH档，确保所有人员都处于安全区域即机器人工作半径以外；第三， 使马达上电，按下示教器中的A+马达开，此时示教器画面上的右上角的 MOTOR灯点亮，如马达未上电请检查各个急停按钮是否旋开。此时如果机器 人运行灯点亮即右上角的RUN灯点亮，在触发板触发后机器人即可手动操作， 若右上角指示灯为HOLD机器人处于保持状态，需要在示教器上按下A+运行即 可。利用示教器上的按钮手动操作机器人六轴。
• 的方向、位置。（通常是在放置位置的正上方） • 点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。
10) 程序点 10 --最初的程序点和最后的程序点重合
• 点击“手动操作”功能区的“回零”按钮，机器人就可以自动返回程序1点， • 然后点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。 • 5）保存示教文件 • 点击“示教列表”操作功能区的“保存”按钮，保存当前文件。 • 6）再现回放示教动作 • 在确保机器人上伺服准备就绪的前提下。点击“回零”操作，让机器人回到程序1点位置； • 编辑“示教列表操作”功能区“回放”按钮后面编辑框中的回放次数，初次示教修改为“1”。 • 点击“回放”。机器人将会按照示教好的轨迹进行运动。
• 点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。
7) 程序点 7 -- 放置辅助位置
图1-50 示教位置点7
• 从程序点6 直接移到放置位置，已经放置的工件和夹持着 的工件可能发生干涉，这时为了避开干涉，要用轴操作键 设定一个辅助位置，姿态和程序点6 相同。
• 点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。
• 点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。
5）程序点 5 -- 同程序点1 • 点击“回零”按钮，并记录回零位置。
图1-48 示教位置点5
6） 程序点 6 -- 放置位置附近 (放置前)
图1-49 示教位置点6
• 用轴操作键设定机器人能够放置工件的姿态。在机器人接 近工作台时，要选择把持的工件和堆积的工件不干涉的场 所，并决定位置（通常，在放置辅助位置的正上方）。
取点3位置； • 点击“夹紧”，抓取工件； • 点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。
4）程序点 4 -- 抓取位置附近 (抓取后的退让位置)
图1-48 示教位置点4
• 用轴操作键把抓住工件的机器人移到抓取位置附近。移动 时，选择与周边设备和工具不发生干涉的方向、位置。（ 通常在抓取位置的正上方。和程序点2 在同一位置也可） 。
图1-46 示教位置点2
• A.用轴操作键设置机器人可以抓取工件的姿态，必须选取 机器人接近工件时不与工件发生干涉的方向、位置。（通 常在抓取位置的正上方。）
• B.点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。
3） 程序点 3 -- 抓取位置
图1-47 示教位置点3
• 设置操作模式为直角坐标系，设置运行速度为较低速度； • 保持程序点2 的姿态不变，用轴操作键将机器人移动到夹
图1-42 示教器面板
1）操纵键功能，如表1-2所示。
表1-2 操纵键功能
2）控制键功能，如表1-3所示。
表1-3 控制键功能（续1）
表1-3 控制键功能（续2）
表1-3 控制键功能（续3）
表1-3 控制键功能（续4）
表1-3 控制键功能（续5）
(2)开启手动操作流程
• 控制器前部装有控制电源开关、外部存储装置、操作面板等。用电缆将其连接 到位于控制器前部的连接器上来使用示教器。不用时请将示教器放置在控制箱 体悬挂处。
• 一般情况下，可以将机器人操作开始位置选择在机器人的 “回零”位置。也就是程序启动后，伺服准备好。点击“ 手动操作”功能区的“回零”按钮。
图1-45 示教初始位置点
• 点击“回零”按钮，确保机器人回零就绪，记录此位置 • 设置机器人运行速度。不论在关节坐标系还是在直角坐标系模式
下面，均可以通过设置“关节参数”功能区的步长及速度指令进 行运行步长和速度设置。 • 用轴操作键把机器人移动到开始位置，开始位置请设置在安全并 适合作业准备的位置。 • 点击“示教列表操作”区的“纪录”按钮，记录该点。程序点 2 - 抓取位置附近 (抓取前)
图1-43 六轴机器人动作示意图
(3)指导教师根据现场设备情况演示完成一个具体的示教任务，学生观 摩并分析。以下例子供参考。
• 1)接通主电源； • 2)接通伺服电源； • 3)创建示教文件，输入文件名； • 4）设置示教点，如图1-44所示。
A
B
图1-44 示教作业过程示意
• 程序点 1 -- 开始位置；