工业机器人离线编程与仿真(基于KUKA) 设置工作站逻辑和坐标系
工业机器人离线编程与仿真（基于KUKA）认识工业机器人仿真应用技术
⼯业机器⼈离线编程与仿真（基于KUKA）认识⼯业机器⼈仿真应⽤技术⼯业机器⼈离线编程与仿真（基于KUKA）认识⼯业机器⼈仿真应⽤技术项⽬⼀认识离线编程与仿真技术任务⼀⽬录任务描述学习重点任务知识主题讨论任务描述在深⼊学习⼯业机器⼈离线编程与仿真技术之前，我们需要了解⼯业机器⼈仿真应⽤技术的定义和发展，也需要了解常⽤的离线编程与仿真软件的特点学习重点离线编程与仿真软件的特点1 2⼯业机器⼈仿真应⽤技术的定义和发展常⽤离线编程与仿真软件的特点任务知识⼀、⼯业机器⼈仿真应⽤技术的定义和发展Alpha Go早在1946年，美国就开始对机器⼈进⾏理论上的研究。
但是直到1959年，才诞⽣了能在⼯业⽣产中使⽤的机器⼈。
经过⼏⼗年的发展，机器⼈领域发⽣了翻天覆地的变化，从早期的只会做⼀些简单、重复动作的机器⼈发展到具有思考、学习能⼒的⾼智能化机器⼈，甚⾄出现了能够战胜⼈类的⼈⼯智能-Alpha Go。
⼈机⼤战⼀、⼯业机器⼈仿真应⽤技术的定义和发展在⼈⼯智能、机器学习、语⾳识别、图像处理等关键技术取得重要理论研究的基础之上，机器⼈领域也跨上了⼀个新的台阶，并朝着智能化、复杂化的⽅向持续发展。
随着⼈类在机器⼈研究领域的逐步深⼊，其编程⽅式也发⽣了⾰命性的变化。
除了传统的在线⽰教编程⽅式，近年来，离线编程在⼯业实际⽣产中的重要性⽇益凸显。
⼀、⼯业机器⼈仿真应⽤技术的定义和发展离线编程离线编程是指，在不使⽤机器⼈本体的情况下，利⽤计算机图形学的基本原理和系统仿真技术，在PC机（个⼈电脑）上重建整个⼯作场景的三维模型，然后根据加⼯零件的⼯艺要求，设置机器⼈的运动指令和轨迹，从⽽仿真模拟⼯业机器⼈加⼯的流程。
离线编程⼀、⼯业机器⼈仿真应⽤技术的定义和发展机器⼈系统仿真⼀般⽽⾔，系统仿真是在计算机上或（和）实体上建⽴系统的有效模型（数字的、物理效应的、数字和物理效应混合的模型），并在模型上进⾏系统实验。
相应地，机器⼈系统仿真则是指，通过计算机对实际的机器⼈系统进⾏模拟的技术。
《工业机器人系统离线编程与仿真》课程标准
《工业机器人系统离线编程与仿真》课程标准一、课程基本信息课程名称：工业机器人系统离线编程与仿真课程代码：1520292课程类型：专业核心课学时：72学时学分：4学分适用专业：工业机器人技术合作企业：二、课程的性质与任务（一）课程性质《工业机器人系统离线编程与仿真》是工业机器人技术专业的专业核心课程，在课程体系中发挥着承上启下的重要作用，同时也是专业核心岗位能力的重要支撑。
本课程以ABB Robot Studio为例,介绍机器人离线编程与仿真技术，以适应工业机器人系统操作员岗位对现场操作前仿真验证的需求为目标，使学生了解工业机器人工程应用虚拟仿真的基础知识、机器人虚拟仿真的基本工作原理，熟练掌握机器人工作站构建、Robot Studio中的建模功能、机器人离线轨迹编程、Smart组件的应用、带轨道或变位机的机器人系统应用。
培养学生工业机器人基本应用、工业机器人编程等方法和能力，锻炼学生的团队协作能力和使用Robot Studio仿真软件以及针对不同的机器人应用设计机器人方案的能力，提高学生分析问题和解决实际问题的能力，提高学生的综合素质，增强适应职业变化的能力，为进一步学习其它机器人课程打下良好基础。
本课程与其他课程的关系如表1、2所示：表1《工业机器人系统离线编程与仿真》课程与前期课程的关系本课程的任务是落实立德树人根本任务，满足工业机器人技术专业的人才培养要求，围绕核心素养，吸纳相关领域的前沿知识和技术，在培养学生的职业能力和促进职业素质的养成方面占有重要地位。
通过将“岗、赛、证”核心技能标准与工业机器人在焊接、喷涂和搬运等典型工作场景的工作任务结合，使学生具备工业机器人系统应用中的离线编程与仿真应用能力，并且推进课程思政建设，发挥好本课程的育人作用，将劳动精神、知识传授和能力培养三者融为一体，通过技能学习，同步提升学生职业素养、劳动素养与创新精神。
通过项目式教学方法，将软件功能板块融入到项目案例中。
工业机器人离线编程与仿真(基于KUKA) 安装KUKA工业机器人离线仿真软件
任务知识
一、KUKA离线仿真软件简介
1. KUKA.Sim Viewer
KUKA.Sim Viewer采用了逼真的三维布局设计，可观看在KUKA.Sim Layout和 KUKA.Sim Pro中制作的离线仿真的模拟效果。
任务知识
一、KUKA离线仿真软件简介
2. KUKA.Sim Layout
任务实施
请观看微课视频：“安装KUKA.Sim Pro 3.0离线仿真软件”
任务实施
一、安装离线仿真软件KUKA.Sim pro 3.0
安装离线仿真软件KUKA.Sim pro 3.0如下：
1.操作步骤（1） 2.操作步骤（2） 3.操作步骤（3） 4.操作步骤（4） 5.操作步骤（5） 6.操作步骤（6）
任务知识
二、KUKA.Sim Pro和 KUKA.OfficeLite
发 展 至 今 ， KUKA 针 对 其 离 线 仿 真 软 件 进 行 了 功 能 的 整 合 和 升 级 。 之 前 的 KUKA.Sim Viewer不再单独分割成一个软件，而存在于KUKA.Sim Pro等软件中， 方便用户实时查看仿真效果。
KUKA.Sim Pro 3.0和KUKA.OfficeLite 8.3连接后，可通过离线示教器实时操控 3D仿真区域机器人的运动等。
任务知识
二、KUKA.Sim Pro和 KUKA.OfficeLite
1. KUKA.Sim Pro 3.0
作用一：用于KUKA机器人的完全离线编程，可分析节拍时间并生成机器人程序 作用二：用来实时连接虚拟的KUKA机器人控制系统KUKA.OfficeLite 作用三：布置参数化的组件，以及定义用在KUKA其它离线仿真软件中的运动系 统。
工业机器人离线编程与仿真(基于KUKA) 直线轨迹的编程与操作
任务实施
视频：直线轨迹的编程与操作
主题讨论
讨论问题
FANUC机器人L指令用在哪些场合？
小结
我们要知道机器人L指令的参数和格式等知识，使我们更 了解FANUC机器人操作的相关知识。 学会了FANUC机器人直线轨迹的编程与操作后，为我们 接下来圆弧轨迹的编程与操作奠定了基础。
谢谢观看
工业机器人技术
任务二
项目八 程序的建立及基本运动指令的使用
直线轨迹的编程与操作
导入
如何实现FANUC机器人精确定位呢？
目录
学习目标
知识准备
任务实施
主题讨论
学习目标
学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ目标
1 知道FANUC机器人L指令的含义
知识目标
2 知道定义FANUC机器人L指令的参数、格 式
3 会使用L指令移动机器人
学习重点
会L直线轨迹程序的编制方法
知识准备
一、运动指令L
线性运动即机器人的TCP从起点到终点之间的路径始终保持为直线。一般如焊接、涂胶等对路 径精度要求高的应用使用此指令。
知识准备
二、L指令参数解析
L指令的引用方式： L P【i】 mm/sec CNTi
参数 P【i】 mm/sec CNTi
含义 目标点位置数据 运动速度数据 终止类型
工业机器人离线编程与仿真(基于KUKA) 建模功能的使用
工业机器人离线编程与仿真（基于KUKA）项目三构建离线仿真模型任务一建模功能的使用目录任务描述学习重点任务知识任务实施任务描述使用Sim Pro 对机器人进行仿真时，通常需要用到机器人周边的模型。
如果对于这些模型的精细程度要求不高，可以直接在软件中创建3D模型。
本任务中，将讲述Sim Pro软件，建模功能界面的整体功能和区域分布，并学习使用Sim Pro来创建3D模型。
学习重点学习使用Sim Pro创建3D模型1 2Sim Pro建模选项卡功能任务知识圆台模型参数概述请观看微课视频：“Sim Pro建模选项卡功能”一、Sim Pro建模选项卡功能建模Modeling选项卡中的功能区块主要有：剪贴（Clipboard）、操纵（Manipulation）、栅格捕捉（Grid Snap）、工具（Tools）、移动模式（Move Mode）、导入（Import）、组件（Component）、结构（Structure）、模型（Geometr y）、行为（Behavior）、属性（Properties）、附加魔术盒（Extra Wizards）、原点（Origin）和窗口（Windows），如图所示。
建模Modeling选项卡功能区块概览一、Sim Pro 建模选项卡功能建模选项卡中的功能区块示例子功能名称子功能简介层级移动模式（Hierarchy ）移动选中关节及其子关节组成的整体或局部选中移动模式（Selected ）移动选中的当前最小的子级组件移动模式（Move Mode ）子功能该功能区块有两种模式，详见下表。
1.移动模式（Move Mode ）功能区块一、Sim Pro 建模选项卡功能建模选项卡中的功能区块组件（Component ）子功能组件功能区块有3种功能，详见下表。
2.组件（Component ）功能区块示例子功能名称子功能简介新建（New ）新建组件存储（Save ）保存组件存储为（Save as ）保存组件组件（Component ）功能区块与模型（Geometry ）区块功能中的特性（Features ）联合使用，可新建并存储带有一定特征的模型。
工业机器人离线编程与仿真（基于KUKA）控制系统的连接
⼯业机器⼈离线编程与仿真（基于KUKA）控制系统的连接⼯业机器⼈技术与应⽤控制系统的连接项⽬四⼯业机器⼈的控制系统任务⼆导⼊●控制系统与周边设备的连接接⼝位置？●主要接⼝的外部电路如何连接？⽬录学习⽬标知识准备任务实施主题讨论12学习⽬标掌握主要电路板连接接⼝的位置掌握接⼝外部电路的连接⽅法知识⽬标IO板、急停板接⼝外部电路的连接⽅法⼀、I/O信号的连接如图中篮框⼀、I/O信号的连接（⼀）I/O信号的种类：1）处理IO板JA，处理IO板JB；2）处理IO板MA；3）处理IO板KA，处理IO板KB（⽤于焊机连接）；4）IO单元A型；其中最常⽤的是处理IO板JA和JB，其它均为扩展IO接⼝，根据外围设备类型及所需的IO点数量来选⽤。
（⼆）处理IO板JA和JB的安装位置处理IO板JA和JB安装在后⾯板（安装框）的可选插槽上，与主板与电源单元并排安装⼀、I/O信号的连接（三）处理IO板的连接1. 分为三种情况：1）IO板与主板连接；2）IO板之间连接；3）IO 板与外围设备之间连接；如图：情况:1）：处理IO板JA、JB与主板之间的连接电缆（1）；情况2）：处理IO板之间的连接电缆（2）——均采⽤IO-Link电缆。
如图：主板与处理IO板为串联连接，JD1B接⼝与上游部件连接，JD1A接⼝与下游部件连接。
（三）处理IO 板的连接▲JD1B和JD1A：IO-Link电缆通过这两个接⼝进⾏连接。
接⼝的位置如图。
▲IO-LinkIO-Link是独⽴于现场总线的⼆进制信号接⼝，它可以传输IO数据到通讯协议，采⽤串⾏双向的点对点连接⽅式，它与现有的通信接⼝和布线技术100%兼容，利⽤了现有的现场总线通信平台（FROFIBUS、FROFINET等）。
所有连接都采⽤简单、低成本、⾮屏蔽的标准3线电缆。
处理IO板JA处理IO板JB⼀、I/O信号的连接（三）处理IO板的连接▲处理IO板连接的第三种情况——3）IO板与外围设备之间连接；这是我们在机器⼈应⽤和系统集成⼯作中，要学习的主要内容。
设置工作站逻辑和坐标系
工件与定位机的连接位置
任务知识
二、添加变位机和机器人的逻辑关系
Car 情报局
4. 定义机器人工具坐标系。
定义工具坐标系在焊枪的末端，为之后设置焊接路径作准备，如右 图所示。
定义工具坐标系在焊枪末端
任务实施
设置工作站的逻辑和坐标系
设置工作站的逻辑和坐标系的具体操作步骤如下：
1.操作步骤（1） 2.操作步骤（2）~（4） 3.操作步骤（5）~（6） 4.操作步骤（7）~（8） 5.操作步骤（9） 6.操作步骤（10）~（12） 7.操作步骤（13）~（14）
Car 情报局
任务实施
设置工作站的逻辑和坐标系
设置工作站的逻辑和坐标系的具体操作步骤如下：
8.操作步骤（15） 9.操作步骤（16） 10.操作步骤（17）~（19） 11.操作步骤（20） 12.操作步骤（21）~（22） 13.操作步骤（23）~（24） 14.操作步骤（25）~（26）
Car 情报局
变 位 机 与 机 器 人 连 接 接 口
图例
连接组件
KR 16-2 Βιβλιοθήκη 号机器人KR 16-2 型号机器人
Positioner 变位机
接口
Connect workpiece Positioner
连接工件变位机接口
Connect Special Accessories 连接特殊组件
RobotInterface 机器人接口
工业机器人离线编程与仿真
（基于KUKA）
Car 情报局
任务三
项目七 工业机器人焊接工作站 系统的创建与应用
设置工作站逻辑和坐标系
目录
任务描述
Car 情报局
学习重点
工业机器人离线编程与仿真(基于KUKA) 在线调试离线轨迹程序
任务实施
在线调试离线轨迹程序
在线调试离线轨迹程序的操作步骤如下：
1.操作步骤（1）~（3） 2.操作步骤（4）~（6） 3.操作步骤（7）~（8） 4.操作步骤（9）~（11）
项目小结
本项目内容主要讲述了KUKA工业机器人离线仿真软 件离线轨迹的编程操作. 要求学生掌握创建机器人离线轨迹曲线及路径的操作、 设置信号与坐标数据、机器人目标点位的调整操作、机 器人离线轨迹编程辅助工具的使用、在线调试离线轨迹 程序的操作。
任务知识
在线调试离线轨迹程序的操作流程
在线调试离线轨迹程序的操作步骤包括如下方面：
（4）传输程序数据。轨迹设计好后，将轨迹信息输出为机器人 可执行的代码语言，并通过网络接口，传输给机器人虚拟控制器， 从而控制机器人按设定的轨迹路线运动。虚拟机接收代码语言的 如图示意。 （5）查看虚拟环境中机器人的运动过程。在仿真选项卡中，点击 播放键以启动程序，查看仿真过程。
工业机器人离线编程与仿真
（基于KUKA）
任务四
项目五 机器人离线轨迹编程
在线调试离线轨迹程序
目录
任务描述
任务知识
任务实施
项目小结
任务描述
上次任务，我们学习了机器人碰撞 检测功能的使用。本次任务，我们学习 将此离线轨迹程序导入 KUKA.OfficeLite软件中，进行在线调 试离线轨迹程序的操作。
谢观看
学习重点
在线调试离线轨迹程序
任务知识
任务知识
1 在线调试离线轨迹程序的操作流程
任务知识
在线调试离线轨迹程序的操作流程
在线调试离线轨迹程序的操作步骤包括如下方面：
（1）打开软件Sim Pro和虚拟机。 （2）编辑项目和工作名称。 （3）填写虚拟主机的名称。虚拟主机VRC Host的名称应与虚拟主机中计算机名称相符。
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工业机器人离线编程与仿真（基于KUKA）
项目七工业机器人焊接工作站
系统的创建与应用任务三
设置工作站逻辑和坐标系
目录
任务描述
学习重点
任务知识
任务实施
任务描述
上次任务，我们提取了变位机的关节特征并
设置了它的自由度，从而定义工作站中该变位机
的运动。
本次任务，我们将给变位机和机器人添
加逻辑关系，使得它们能够在仿真过程中相互配
合。
学习重点
给变位机和机器人添加逻辑关系
1 2变位机与机器人的连接接口
添加变位机和机器人的逻辑关系
任务知识
一、变位机与机器人的连接接口
要使变位机与机器人之间形成逻辑关系，先要设置变位机和机器人一对一的远程连接接口。
下表为
接口的具体含义。
变
位
机
与
机
器
人
连
接
接
口图例连接组件接口
KR 16-2
型号机器人
Connect workpiece
Positioner
连接工件变位机接口
KR 16-2
型号机器人
Connect Special
Accessories
连接特殊组件
Positioner
变位机
RobotInterface
机器人接口
1 2变位机与机器人的连接接口
添加变位机和机器人的逻辑关系
任务知识
二、添加变位机和机器人的逻辑关系接口连接方式
1. 连接变位机和机器人接口。
确认变位机已定义一对一的远程连接接口。
右图为接口的连接方式示意图。
二、添加变位机和机器人的逻辑关系方块Block 2. 设置工件。
方块Block 尺寸参数我们用方块代替工件，从库中调出方块Block ，设置好其尺寸参数。
二、添加变位机和机器人的逻辑关系工件与定位机的连接位置
3. 连接工件和变位机。
通常，工件是被夹持在变位机上的，因此工件与变位机要连接起来，固定在变位机的旋转轴中心上。
右图为工件与定位的连接位置。
二、添加变位机和机器人的逻辑关系定义工具坐标系在焊枪末端
4. 定义机器人工具坐标系。
定义工具坐标系在焊枪的末端，为之后设置焊接路径作准备，如右图所示。
设置工作站的逻辑和坐标系
设置工作站的逻辑和坐标系的具体操作步骤如下：
1.操作步骤（1）
2.操作步骤（2）~（4）
3.操作步骤（5）~（6）
4.操作步骤（7）~（8）
5.操作步骤（9）
6.操作步骤（10）~（12）
7.操作步骤（13）~（14）
设置工作站的逻辑和坐标系操作步骤（8.操作步骤（15）
9.16）
10.操作步骤（17）~（19）
11.操作步骤（20）
12.操作步骤（21）~（22）
13.操作步骤（23）~（24）
14.操作步骤（25）~（26）设置工作站的逻辑和坐标系的具体操作步骤如下：
谢谢观看。