KUKA工業(yè)機(jī)器人借助KRL進(jìn)行運(yùn)動(dòng)編程案例設(shè)計(jì)

楊曉華 李天祥

（成都工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院（成都市技師學(xué)院），四川成都 611731）

0 引言

工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)作為一門應(yīng)用性很強(qiáng)的科學(xué)技術(shù)，很多高職院校把它作為一門重要的必修課程，要求學(xué)生能掌握和運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容編寫機(jī)器人程序，控制機(jī)器人為人們的生產(chǎn)和生活服務(wù)[1]。本文以KUKA工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)為研究對(duì)象，目前很多KUKA機(jī)器人編程技術(shù)教材、內(nèi)部資料介紹示教編程的內(nèi)容較多，對(duì)于軌跡圖形編程都是采用示教編程，但是這種示教編程需要提供軌跡的圖樣，沒有圖樣就沒有辦法實(shí)現(xiàn)。針對(duì)以上情況，可以借助KRL進(jìn)行運(yùn)動(dòng)編程來解決問題，但是很多教材、內(nèi)部資料介紹的基于KRL的運(yùn)動(dòng)編程內(nèi)容都很粗略，對(duì)編程指令怎樣用、使用這個(gè)指令達(dá)到的效果沒有進(jìn)行詳細(xì)說明，更沒有針對(duì)編程指令列舉具體的實(shí)例進(jìn)行應(yīng)用說明。鑒于此，本文設(shè)計(jì)了一個(gè)繪制軌跡的案例，借助KRL進(jìn)行運(yùn)動(dòng)編程，不需要進(jìn)行示教仍然能控制機(jī)器人完成作業(yè)，可供有需要的學(xué)習(xí)者借鑒。

1 圖形案例設(shè)計(jì)

以KUKA工業(yè)機(jī)器人抓取一支筆繪制如圖1所示的圖形軌跡為例，采用絕對(duì)運(yùn)動(dòng)、相對(duì)運(yùn)動(dòng)、計(jì)算或操縱機(jī)器人的位置等編程方式來實(shí)現(xiàn)軌跡圖形的繪制。借助KRL進(jìn)行運(yùn)動(dòng)編程來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人繪制軌跡圖形的前提條件是要合理創(chuàng)建工具坐標(biāo)系和基坐標(biāo)系（工件坐標(biāo)系），用筆尖以XYZ4點(diǎn)法創(chuàng)建工具坐標(biāo)系為TOOL[1]：huibi，選擇圖形的O點(diǎn)用3點(diǎn)法創(chuàng)建基坐標(biāo)（工件坐標(biāo)系）為Base[1]：guiji，如圖1所示。

圖1 基坐標(biāo)設(shè)定

2 程序設(shè)計(jì)

2.1 絕對(duì)運(yùn)動(dòng)編程

2.1.1 指令格式及應(yīng)用

1）指令格式：

絕對(duì)運(yùn)動(dòng)所有的運(yùn)動(dòng)針對(duì)于某個(gè)坐標(biāo)系的原點(diǎn)，該案例以圖形上的O點(diǎn)為基坐標(biāo)原點(diǎn)。

絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的編程格式：PTP{A3 45}；說明：A3軸從0°運(yùn)行到了45°[2]。

2）具體應(yīng)用舉例：

控制機(jī)器人繪筆以點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方式運(yùn)行到D點(diǎn)，程序段如下：

2.1.2 軌跡圖形程序設(shè)計(jì)

軌跡路線規(guī)劃Home→O→A→B→C→D→E→O→Home[3]，絕對(duì)運(yùn)動(dòng)編程程序設(shè)計(jì)如表1所示。

表1 絕對(duì)運(yùn)動(dòng)編程程序

2.2 相對(duì)運(yùn)動(dòng)編程

2.2.1 指令格式及應(yīng)用

1）指令格式：

相對(duì)運(yùn)動(dòng)采用REL指令，它始終針對(duì)機(jī)器人的當(dāng)前位置，即目標(biāo)點(diǎn)針對(duì)前一點(diǎn)的坐標(biāo)變化量[2]。

相對(duì)運(yùn)動(dòng)的編程格式：LIN_REL{x 100,z-200}；#BASE為默認(rèn)設(shè)置。

使用說明：TCP從當(dāng)前位置沿基坐標(biāo)系中的x軸方向移動(dòng)100 mm，沿z軸負(fù)方向移動(dòng)200 mm。Y、A、B、C和S保持不變，T則從運(yùn)動(dòng)中得出[2]。

2）具體應(yīng)用舉例：

控制機(jī)器人繪筆以直線運(yùn)動(dòng)方式從O點(diǎn)運(yùn)行到A點(diǎn)，程序段如下：

2.2.2 軌跡圖形程序設(shè)計(jì)

軌跡路徑規(guī)劃Home→O→A→B→C→D→E→O→Home[3]，相對(duì)運(yùn)動(dòng)編程程序設(shè)計(jì)如表2所示。

表2 相對(duì)運(yùn)動(dòng)編程程序

2.3 計(jì)算或操縱機(jī)器人位置編程

2.3.1 指令格式及應(yīng)用

在某個(gè)位置示教了一個(gè)點(diǎn)（或者確定的坐標(biāo)點(diǎn)也可以），把這個(gè)保存在一個(gè)變量里面，通過計(jì)算改變后面的點(diǎn)[2]。計(jì)算或操縱機(jī)器

人位置格式：

Position：定義的變量名稱（點(diǎn)位名稱）；

Position = XP3：把XP3坐標(biāo)賦值給變量（表示示教的P3點(diǎn)坐標(biāo)），坐標(biāo)值也可以直接賦值；

position.x = position.x + 100：定義的新點(diǎn)在XP3的x方向值加上100 mm[2]；

PTP position：運(yùn)動(dòng)到計(jì)算出的位置[2]。

2.3.2 軌跡圖形程序設(shè)計(jì)

軌跡路徑規(guī)劃Home→O→A→B→C→D→E→O→Home[3]，計(jì)算或操縱機(jī)器人位置編程方法需要先定義幾個(gè)變量來存儲(chǔ)點(diǎn)的位置，在本案例中，A、B、C、D、E的變量名稱就定義為a、b、c、d、e，變量的類型定義為pos。計(jì)算或操縱機(jī)器人位置編程程序設(shè)計(jì)如表3所示。

3 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)的案例圖形包括直線、圓弧形狀，綜合性強(qiáng)，借助于KRL進(jìn)行運(yùn)動(dòng)編程，指令研究涉及全面，減少了使用示教編程占用的生產(chǎn)時(shí)間，有助于提高生產(chǎn)效率。案例采用三種不同的編程方法來完成軌跡的繪制，為編程人員提供了更廣泛的編程思路，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)自己的實(shí)際情況選用相應(yīng)的編程方法，也可以采用綜合編程的方法。此研究對(duì)學(xué)習(xí)機(jī)器人編程的自學(xué)、初學(xué)者在指令理解和應(yīng)用方面有很大的幫助，具有一定的實(shí)際意義。