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工业机器人及应用工业机器人及应用项目一、任务项目一、任务 1一、机器人的一般概念一、机器人的一般概念1. 机器人的产生机器人的产生vv机器人机器人机器人机器人ü凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴凡是用来代替人的机器，都属于机器人的范畴ü机器人不一定类人机器人不一定类人 ☞☞ 概念辨析：概念辨析：机器、机床机器、机床 只是工具，不能代替人只是工具，不能代替人vv名词的由来名词的由来名词的由来名词的由来 ☞☞ Robot = Robota（（捷克语捷克语）） = 奴隶、苦力奴隶、苦力 提出：提出：1921，捷克作家，捷克作家Karel Čapek（卡雷尔（卡雷尔·恰佩恰佩克）克） ☞☞ Robotics = 机器人学（学科名）机器人学（学科名） 提出：提出：1942，美国科幻小说家，美国科幻小说家Isaac Asimov（艾萨（艾萨克克·阿西莫夫）阿西莫夫） 机器人（研发）三原则要点：机器人（研发）三原则要点： 不得伤害人类不得伤害人类 ；； 执行人的命令执行人的命令 ；； 能够自我保护能够自我保护 vv 最早的产品最早的产品最早的产品最早的产品 Unimate（美国，（美国，1959年）年）。

☞☞ 性质：性质：工业机器人（用于工业生产环境的机器人）工业机器人（用于工业生产环境的机器人）2. 机器人的发展机器人的发展 第一代：第一代：行为需人演示、教导行为需人演示、教导（示教），（示教），但能记录并复但能记录并复制制（再现）（再现）动作 ☞☞ 示教（示教（Teach. in）机器人）机器人 第二代：第二代：有一定传感器，能进行简单分析、推理，适当有一定传感器，能进行简单分析、推理，适当调整行为调整行为 ☞☞ 感知机器人感知机器人 第三代：第三代：有大量传感器，能进行复杂分析、推理，自主有大量传感器，能进行复杂分析、推理，自主决定行为决定行为 ☞☞ 智能机器人智能机器人☺ 要点：要点：ü 判别机器人的标准：判别机器人的标准：是否能离开人独立工作是否能离开人独立工作ü 只要能代替人的机器，都属于机器人范畴只要能代替人的机器，都属于机器人范畴 洗碗机、扫地机、理疗机、无人飞机、火星探测车、无洗碗机、扫地机、理疗机、无人飞机、火星探测车、无人潜水器都是机器人人潜水器都是机器人ü 最早研制的机器人是最早研制的机器人是工业机器人。

工业机器人ü 工业机器人以工业机器人以第一代第一代为主为主；；服务机器人属于服务机器人属于第三代第三代3. 机器人的分类机器人的分类 ☞☞ 按应用场合，分工业机器人、服务机器人两类；按应用场合，分工业机器人、服务机器人两类； 见见 P6图图1-2-1vv 工业机器人工业机器人工业机器人工业机器人（（Industrial Robots，简称，简称IR）） ：：ü 用于工业环境的可编程、多用途自动化设备用于工业环境的可编程、多用途自动化设备 ；；ü 作业环境、要求为已知，产品以第一代机器人居多；作业环境、要求为已知，产品以第一代机器人居多；ü 用来代替人工操作，保障人身安全、减轻劳动强度、用来代替人工操作，保障人身安全、减轻劳动强度、提高劳动生产率提高劳动生产率☞☞ 主要产品：主要产品：ü 加工类：加工类：焊接、切割、抛光、研磨等粗加工焊接、切割、抛光、研磨等粗加工 目的：保障人身安全与健康，不是、也不能用于精密加目的：保障人身安全与健康，不是、也不能用于精密加工（与工（与CNC机床不同）！机床不同）！ü 装配类：装配类：喷涂、油漆、电子元件插接（喷涂、油漆、电子元件插接（3C行业）等；行业）等； 目的：保障人身健康、代替重复劳动、提高生产效率。

目的：保障人身健康、代替重复劳动、提高生产效率ü 搬运类：搬运类：物品输送、装卸等；物品输送、装卸等； 目的：提高自动化程度、避免繁重作业目的：提高自动化程度、避免繁重作业ü 包装类：包装类：分拣、包装（食品、药品行业），码垛等；分拣、包装（食品、药品行业），码垛等； 目的：保障安全卫生、提高自动化程度目的：保障安全卫生、提高自动化程度vv 服务机器人（服务机器人（服务机器人（服务机器人（Service RobotsService Robots）））） ：：ü 服务于人类非生产性活动的机器人总称；服务于人类非生产性活动的机器人总称；ü 作业环境为未知，大多具备作业环境为未知，大多具备“行走行走”功能，产品技术要功能，产品技术要求高，以第二、三代机器人居多；求高，以第二、三代机器人居多；ü 市场广阔、潜力巨大，产品占机器人的市场广阔、潜力巨大，产品占机器人的95%以上☞☞ 主要产品：主要产品：ü 个人个人/家庭机器人家庭机器人（（Personal/Domestic Robots））：：洗洗碗、扫地、麻将机等碗、扫地、麻将机等ü 军事机器人军事机器人（（Military Robots）） : 无人驾驶飞行器无人驾驶飞行器（无人机）、机器人武装战车、多功能后勤保障机器人、（无人机）、机器人武装战车、多功能后勤保障机器人、机器人战士等。

机器人战士等 ü 医疗机器人医疗机器人 （（medical treatment Robots ）：诊断、手诊断、手术或手术辅助、康复机器人等术或手术辅助、康复机器人等 ü 场地机器人场地机器人（（Field Robots））：：用于科学研究和公共事用于科学研究和公共事业服务的、可进行大范围作业的机器人如太空探测、业服务的、可进行大范围作业的机器人如太空探测、水下作业、危险作业、消防救援、园林作业等水下作业、危险作业、消防救援、园林作业等4.4.各国水平各国水平vv 美国：美国： 机器人发源地，水平遥遥领先，产品以第三代机器人机器人发源地，水平遥遥领先，产品以第三代机器人为主，占全球为主，占全球60%以上市场以上市场 ☞☞ 著名企业：著名企业：ü 个人个人/家用机器人：家用机器人：iRobot 、、Neato等ü 医疗机器人：医疗机器人：Intuitive Surgical（直觉外科）等直觉外科）等ü 军事机器人：军事机器人：Lockheed Martin（洛克希德马丁）、（洛克希德马丁）、Boston Dynamics（波士顿动力，已被（波士顿动力，已被Google并购）等并购）等ü 场地机器人：场地机器人： Boeing（波音）（波音） 、、 NASA （（ National Aeronautics and Space Administration ，美国宇航局）、，美国宇航局）、Remotec 等等 。

BigDog-LS3（军事）Curiosity火星车（场地） Care-O-Bot4（家庭） vv 日本：日本： 工业机器人及减速器、个人工业机器人及减速器、个人/家用机器人，产量第一家用机器人，产量第一（占（占50%）、护理（医疗）机器人水平领先护理（医疗）机器人水平领先 ☞☞ 著名企业：著名企业：ü 工业机器人工业机器人&机器人减速器：机器人减速器：FANUC （发那科）、（发那科）、YASKAWA（安川）、（安川）、KAWASAKI（川崎）等川崎）等ü 个人个人/家用家用&护理机器人：护理机器人：Panasonic（松下）、（松下）、HONDA（本田）、（本田）、Riken Institute（理化学研究所）（理化学研究所）等vv 欧盟：欧盟： ☞☞ 著名企业：著名企业：ü 工业机器人：工业机器人：ABB（瑞典（瑞典&瑞士）瑞士） 、、KUKA（库卡，（库卡，德）、德）、REIS（徕斯，（徕斯，KUKA成员）成员） ü 服务机器人：服务机器人：德国宇航中心、德国宇航中心、Karcher、、Fraunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automatic（弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等。

弗劳恩霍夫制造技术自动化研究所）等vv 中国：中国：ü 工业机器人：工业机器人：全球最大的市场全球最大的市场 2014年：年：全球全球22.5万，中国万，中国 5.7万、占万、占25.3%；； 2015年：年：全球全球24.8万，中国万，中国6.7万、占万、占27%；； 2016年：年：全球全球29.4万，中国万，中国8.7万、占万、占30%；； 2017年：年：全球全球38万，万， 中国中国14.1万、占万、占37%ü 军事、场地机器人：军事、场地机器人：处于世界先进水平处于世界先进水平☺ 练一练练一练 ：： 完成完成P17技能训练技能训练项目一、任务项目一、任务 2一、工业机器人组成与特点一、工业机器人组成与特点1. 系统组成（系统组成（P17、图、图2-1-1 ））☞☞ 后述内容中，工业机器人简称后述内容中，工业机器人简称“机器人机器人”☞☞ 机电设备机电设备 = 机械机械 + 电气电气• • 机械部分机械部分• 本体本体（必需）（必需）• 又称操作机，实现机器人动作的又称操作机，实现机器人动作的执行机构执行机构；；• 包括机械部件、驱动电机、传感器等包括机械部件、驱动电机、传感器等 ；； • 由由关节关节（（Joint）和）和连杆连杆（（Link）连接而成；）连接而成； ☞☞ 关节：可回转、摆动的间接连接机构（转动副）；关节：可回转、摆动的间接连接机构（转动副）； 连杆：连接关节的刚性构件。

连杆：连接关节的刚性构件• 执行器执行器（必需）（必需）• 用于作业的工具；用于作业的工具；• 安装在机器人末端关节上；安装在机器人末端关节上；• 可以根据需要更换可以根据需要更换• 变位器（可选）变位器（可选）• 扩大机器人作业范围（增加自由度）的扩大机器人作业范围（增加自由度）的辅助机构辅助机构；；• 包括机械部件、驱动电机、传感器等包括机械部件、驱动电机、传感器等 ；； • 有回转、直线两类，通常为有回转、直线两类，通常为1~4轴回转变位器回转变位器直线变位器直线变位器关节关节执行器执行器连杆连杆本体本体• • 电气部分电气部分电气部分电气部分• 控制器控制器• 功能与数控系统相同；功能与数控系统相同；• 产生机器人运动轨迹控制脉冲；产生机器人运动轨迹控制脉冲； • 控制轴数较多（通常控制轴数较多（通常6轴）• 操作单元操作单元• 机器人的操作面板；又称示教器；机器人的操作面板；又称示教器；• 结构简单、采用手持式结构结构简单、采用手持式结构• 驱动器驱动器• 将控制脉冲转换为电机转角；将控制脉冲转换为电机转角；• 多采用交流伺服驱动系统多采用交流伺服驱动系统☞☞ 控制器、驱动器安装在控制柜内控制器、驱动器安装在控制柜内示教器示教器控制柜控制柜2. 2. 基本特点基本特点vv 拟人拟人拟人拟人ü 结构形态类似人类；结构形态类似人类；ü 部件称腰、手臂（上、下臂）、手腕（手腕、爪）；部件称腰、手臂（上、下臂）、手腕（手腕、爪）； • 传感器以视觉、听觉、触觉为主（智能机器人）。

传感器以视觉、听觉、触觉为主（智能机器人）• • 柔性柔性柔性柔性v 有完整、独立的控制系统；有完整、独立的控制系统；• 可通过编程来改变其动作和行为；可通过编程来改变其动作和行为；• 可安装不同的执行器，实现不同的应用可安装不同的执行器，实现不同的应用• • 通用通用通用通用• 可通过程序改变动作；可通过程序改变动作；• 可通过执行器改变功能可通过执行器改变功能3. 3. 工业机器人工业机器人 PK 数控机床数控机床• • 相同点相同点相同点相同点• 控制要求（轨迹控制）、控制系统结构相同；控制要求（轨迹控制）、控制系统结构相同；v 定义类似：可编程、可定位、多用途设备定义类似：可编程、可定位、多用途设备• • 区别区别区别区别• 作用作用 CNC机床：机床：工作母机，零件加工的必需设备；工作母机，零件加工的必需设备； IR：：服务于机床、代替人工操作的辅助设备服务于机床、代替人工操作的辅助设备• 地位地位 CNC机床：机床：国民经济基础的基础；国民经济基础的基础； IR：：自动化制造的配套设备自动化制造的配套设备• 价值价值 CNC机床：机床：占装备总价的占装备总价的85%以上，最高可达数亿；以上，最高可达数亿； IR：：在装备总价的在装备总价的10%左右，最高为数十万。

左右，最高为数十万ü 形态形态 CNC机床：机床：直线运动轴为主，回转、摆动为辅；直线运动轴为主，回转、摆动为辅； IR：：回转、摆动轴为主，直线运动为辅回转、摆动轴为主，直线运动为辅ü 性能性能 CNC机床：机床：高精度轮廓加工，多为高精度轮廓加工，多为0.001mm级；级； IR：：粗略轨迹运动，多为粗略轨迹运动，多为0.1mm级ü 控制控制 CNC机床：机床：一般一般5轴及以下，准确轮廓运动；轴及以下，准确轮廓运动； IR：：一般一般6轴及以上，粗略轨迹运动轴及以上，粗略轨迹运动• 软件软件 CNC机床：机床：笛卡尔坐标运动为主，相对简单；笛卡尔坐标运动为主，相对简单； IR：：多轴摆动空间合成运动，相当复杂多轴摆动空间合成运动，相当复杂 ☞☞ 结论：不在同一体量结论：不在同一体量4. 工业机器人工业机器人 PK 机械械手PLC机械械器人机器人控制系统控制系统• • 相同点相同点相同点相同点ü 作用相同，都是自动化制造的辅助设备；作用相同，都是自动化制造的辅助设备；• 定义类似：机器人定义类似：机器人=可编程的机械手。

可编程的机械手üü 区别区别区别区别• 控制控制 机械手：机械手：由由CNC系统的系统的PLC控制，无独立控制系统；控制，无独立控制系统； IR：：有独立的控制系统有独立的控制系统ü 作用作用 机械手：机械手：单功能、固定用途和动作；单功能、固定用途和动作； IR：：可操作、可编程，多功能、多用途可操作、可编程，多功能、多用途ü 驱动驱动 机械手：机械手： PLC开关量控制，液压、气动系统为主；开关量控制，液压、气动系统为主； IR：：轨迹插补控制，必须用伺服驱动系统轨迹插补控制，必须用伺服驱动系统二、工业机器人结构形态二、工业机器人结构形态1. 垂直串联（垂直串联（Vertical Articulated ））üü 要点要点要点要点ü 最常见结构，最常见结构，1973年年KUKA研发；研发；ü 关节沿垂直方向串联，数量关节沿垂直方向串联，数量5-7个；个；v 通用性好，可用于各种场合通用性好，可用于各种场合üü 关节名称关节名称关节名称关节名称S（或（或J1）：）：腰（腰（Swing ）回转；）回转；L（或（或J2）：）：下臂（下臂（Lower Arm ）摆动；）摆动；U（或（或J3）：）：上臂（上臂（Upper Arm ）摆动；）摆动；R（或（或J4）：）：腕回转（腕回转（Wrist Rolling ）；）；B（或（或J5）：）：腕摆动（腕摆动（Wrist Bending ）；）；T（或（或J6）：）：手回转（手回转（Turning ）。

☞☞ 关节数量可根据实际需要增减（如关节数量可根据实际需要增减（如5、、7）vv 名词说明名词说明名词说明名词说明ü 机身：机身：S/L/U（（J1/J2/J3）轴，主要用于机器人作业工具）轴，主要用于机器人作业工具定位，称为定位，称为定位机构定位机构；；ü 手腕：手腕：R/B/T（（J4/J5/J6）轴，主要用来调整作业工具方）轴，主要用来调整作业工具方向，称为向，称为定向机构定向机构v 回转（回转（Roll）：）：转动范围一般大于转动范围一般大于270° ；； 摆动（摆动（Bend）：）：转动范围一般小于等于转动范围一般小于等于270° 2. 水平串联（水平串联（Horizontal Articulated ））üü 要点要点要点要点v 典典 型型 结结 构构 为为 日日 本本 山山 梨梨 大大 学学 1978年年 研研 发发 ，， 称称SCARA（（ Selective Compliance Assembly Robot Arm）） ，，ü 关节以水平串联为主（关节以水平串联为主（2~3个），总数个），总数 4-5个；个；• 速度快，多用于轻载、平面作业（速度快，多用于轻载、平面作业（3C、食品、药品）。

食品、药品）Z3. 并联（并联（Parallel ））• • 要点要点要点要点• 基基本本结结构构为为6连连杆杆运运动动，，1965年年英英国国Stewart研研发发（（简简称称Stewart平台平台）；）； • 简简化化结结构构为为3连连杆杆摆摆动动（（常常用用）） ，，1985年年瑞瑞士士研研发发（（简简称称 Delta结构结构）Stewart平台平台Delta结构结构ü Stewart平台至少平台至少6个直线升降轴、控制复杂，多用于重个直线升降轴、控制复杂，多用于重载搬运工业机器人，较少采用载搬运工业机器人，较少采用• Delta机身为机身为3轴摆动结构、手腕安装在机身上，控制简轴摆动结构、手腕安装在机身上，控制简单；一般采用倒挂式安装，多用于食品、药品行业的轻载单；一般采用倒挂式安装，多用于食品、药品行业的轻载包装（分拣）工业机器人；包装（分拣）工业机器人；三、工业机器人的技术性能三、工业机器人的技术性能☞☞ 参见参见P26、表、表1.2-1 主主要要参参数数：：工工作作范范围围（（作作业业空空间间））、、承承载载能能力力、、自自由由度、运动速度、定位精度度、运动速度、定位精度。

1. 1. 工作范围工作范围（（Working Range）） vv 要点要点要点要点ü 是工业机器人是工业机器人TRP点点能够运动的区域能够运动的区域☞☞ TRP：：工工具具参参考考点点（（Tool Reference Point）），，机机器器人工具安装的基准位置人工具安装的基准位置——手腕工具安装法兰中心手腕工具安装法兰中心 典型结构机器人的典型结构机器人的TRP点位置如下图：点位置如下图： TRP TRP TRP垂直串联垂直串联DeltaSCARAü 通常场合可用通常场合可用“作业半径作业半径R”简单表示简单表示ü 工作范围大多是工作范围大多是不规则形状不规则形状、、不完整空间不完整空间 ☞☞ 垂直串联结构（包括球坐标、圆柱坐标）的作业死区垂直串联结构（包括球坐标、圆柱坐标）的作业死区较大，称较大，称“部分范围作业部分范围作业”机器人R=740RR ☞☞ SCARA、、Delta结构（以及直角坐标）结构（以及直角坐标）机器人的作机器人的作业死区较小，称业死区较小，称“全范围作业全范围作业”机器人2. 2. 承载能力承载能力（（Payload）） vv 要点要点要点要点ü 机器人可承受的机器人可承受的最大负载最大负载（质量、转矩或切削力）；（质量、转矩或切削力）；ü 实实际际承承载载能能力力与与负负载载的的重重心心位位置置有有关关，，样样本本数数据据通通常常是是假设负载重心位于假设负载重心位于TRP点点时的最大理论值。

时的最大理论值 ☞☞ 承载能力承载能力6kg机器人的允许负载图：机器人的允许负载图：尺寸基准尺寸基准 TRP负载重心负载重心ZL1003006kg1kg3. 3. 自由度自由度（（Degree of Freedom ）） vv 要点要点要点要点ü 机机器器人人能能产产生生的的独独立立运运动动数数（（相相对对于于地地面面）），，包包括括直直线、回转、摆动；线、回转、摆动；ü 自由度实际就是机器人自由度实际就是机器人系统系统的的总控制轴数总控制轴数；；ü 自由度包括变位器运动，使用变位器可增加自由度；自由度包括变位器运动，使用变位器可增加自由度；ü 自由度不包括执行器的运动（如刀具旋转等）自由度不包括执行器的运动（如刀具旋转等） ；；ü 自由度越多，运动越灵活；自由度越多，运动越灵活；ü 有有6个自由度，理论上可实现个自由度，理论上可实现3维空间的任意运动；维空间的任意运动；ü 自由度可用规定的符号表示自由度可用规定的符号表示 ☞☞ 见见P33、图、图2.3-64. 4. 速度与精度速度与精度 vv 要点要点要点要点ü 程序速度程序速度是机器人是机器人TCP点点相对与大地的运动速度；相对与大地的运动速度； ☞☞ TCP：：工工具具控控制制点点（（Tool Control Point）），，有有时时称称工工具具中中心心点点（（Tool Center Point）），，是是机机器器人人作作业业位位置置和和运动控制目标点运动控制目标点 ；；ü 样样本本参参数数为为机机器器人人空空载载时时，，各各关关节节所所能能达达到到的的最最大大回回转转速度的形式表示；速度的形式表示；ü TCP速速度度（（程程序序速速度度））是是所所有有参参与与运运动动的的关关节节轴轴的的速速度度合成值；合成值；ü 速度反映机器人工作效率，速度越高、效率越高。

速度反映机器人工作效率，速度越高、效率越高ü 精度以精度以TCP实际位置实际位置和理论位置的和理论位置的误差表示误差表示；；ü 通常以重复定位精度的形式表示；通常以重复定位精度的形式表示；ü 测测量量标标准准与与CNC机机床床不不同同，，即即使使数数值值相相同同，，实实际际误误差差远大于远大于CNC机床机床；；ü 机器人不是高精度设备，机器人不是高精度设备，不能用于精密加工不能用于精密加工☺ 练一练练一练 ：： 完成完成P34技能训练技能训练项目二、任务项目二、任务 1☞☞ 重要概念：重要概念：•机器人运动速度低、转矩大，而伺服电机的输出转速机器人运动速度低、转矩大，而伺服电机的输出转速高、转矩小，高、转矩小，必须使用大比例减速器必须使用大比例减速器•机器人机器人机械结构机械结构 = 减速器减速器 + 连杆连杆一、垂直串联机器人一、垂直串联机器人1. 机身结构机身结构（（S/L/U轴）轴）• •要点要点要点要点•中、小型机器人（中、小型机器人（绝大多数）绝大多数）采用减速器直接驱动，采用减速器直接驱动，机身结构相同；机身结构相同；•大型、重型机器人大型、重型机器人有时采用连杆驱动机身。

有时采用连杆驱动机身中、小型中、小型大型、重型大型、重型• •典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析下臂下臂基座基座&腰腰上臂上臂• •基座基座基座基座☞☞ 见见P43、图、图2.1-9 减速器减速器 安装底座安装底座• •腰腰腰腰☞☞ 见见P43、图、图2.1-10 腰体腰体 基座基座 电机电机 电机座电机座• •下臂下臂下臂下臂☞☞ 见见P43、图、图2.1-11 腰体腰体 减速器减速器 电机电机 下臂下臂• •上臂上臂上臂上臂☞☞ 见见P44、图、图2.1-12上臂上臂 减速器减速器 电机电机 下臂下臂• •大型机器人结构大型机器人结构大型机器人结构大型机器人结构1 1 ☞☞ S轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）轴采用同步皮带传动、手腕电机后置（后驱）减速器减速器同步皮带同步皮带 S轴电机轴电机手腕电机手腕电机目的：目的：• 减小减小S轴电机；轴电机；• 平衡上臂重力；平衡上臂重力；• 提高结构稳定性提高结构稳定性• •大型机器人结构大型机器人结构大型机器人结构大型机器人结构2 2 ☞☞ S轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动轴采用同步皮带传动、上臂连杆驱动减速器减速器同步皮带同步皮带 S轴电机轴电机 U轴电机轴电机 连杆连杆目的：目的：• 减小减小S、、U轴电机；轴电机；• 降低机器人重心；降低机器人重心；• 提高结构稳定性。

提高结构稳定性2. 手腕结构手腕结构（（R/B/T轴）轴）• •基本形式基本形式基本形式基本形式•RBR、、BBR(或或BRR )、、3R（见（见P40、图、图2.1-4））；；•中小型机器人以中小型机器人以RBR最常用☞☞ R =Roll（回转轴）（回转轴） B= Bend（摆动轴）（摆动轴）RBR 3RBBR、、BRR• •传动系统传动系统传动系统传动系统v小型机器人：小型机器人：前驱前驱（上臂转、（上臂转、B/T电机在上臂前端）；电机在上臂前端）；ü大中型机器人：大中型机器人：后驱后驱（腕转、（腕转、B/T电机在上臂后端）电机在上臂后端） ☞☞ 见见P41，图，图2.1-5、图、图2.1-6上臂回转上臂回转B/T电机位置电机位置前驱前驱腕部回转腕部回转B/T电机位置电机位置后驱后驱•前驱特点前驱特点•结构简单、外形紧凑；结构简单、外形紧凑；v传动链短、传动精度高；传动链短、传动精度高；•电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人；电机规格受限，承载能力低，适合小型机器人；•电机安装空间小、散热差，维修困难；电机安装空间小、散热差，维修困难；•上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差。

上臂前端重量大、重心远，结构稳定性差•后驱特点后驱特点•电机规格不受限，承载能力强，适合大中型机器人；电机规格不受限，承载能力强，适合大中型机器人；•电机安装空间大、散热好，维修方便；电机安装空间大、散热好，维修方便；•上臂重力平衡，结构稳定性好；上臂重力平衡，结构稳定性好；•传动系统复杂、传动链长、传动精度较低传动系统复杂、传动链长、传动精度较低vv典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析1 1（前驱）（前驱）（前驱）（前驱）• •R R轴轴轴轴☞☞ 见见P44、图、图2.1-13电机电机减速器减速器连接轴连接轴上臂回转段上臂回转段上臂固定段上臂固定段• •B B轴轴轴轴☞☞ 见见P45、图、图2.1-14电机电机减速器减速器同步带同步带摆动体摆动体• •T T轴轴轴轴☞☞ 见见P46、图、图2.1-16电机电机同步带同步带中间部件中间部件摆动体摆动体减速器减速器üü典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析2 2（后驱）（后驱）（后驱）（后驱）üü主要部件主要部件主要部件主要部件 （（P42，图，图2.1-7、图、图2.1-8））上臂上臂手腕手腕二、二、SCARA、、Delta结构机器人结构机器人1. SCARA结构结构• •要点要点要点要点ü通过通过2~3个水平回转关节实现个水平回转关节实现平面定位平面定位，，1个直线关节个直线关节（轴）进行（轴）进行垂直定位垂直定位；；ü手臂沿水平方向串联伸展、轴线相互平行；手臂沿水平方向串联伸展、轴线相互平行；v手臂回转电机可前置在关节部位手臂回转电机可前置在关节部位（前驱），（前驱），也可统一也可统一后置在基座部位后置在基座部位（后驱）（后驱） ；；ü结构简单、外形轻巧、定位精度高、运动速度快；结构简单、外形轻巧、定位精度高、运动速度快；ü垂直行程短，适合平面作业；多用于垂直行程短，适合平面作业；多用于3C行业电路板装行业电路板装配，食品药品搬运配，食品药品搬运 。

üü典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析1 1（前驱）（前驱）（前驱）（前驱）☞☞ P47、图、图2.1-7外观外观电机、减速器安装电机、减速器安装ü结构简单、层次清晰、垂直行程大、装配维修容易；结构简单、层次清晰、垂直行程大、装配维修容易；•体积大，转臂重心远，结构稳定性较差；体积大，转臂重心远，结构稳定性较差；ü适合上部运动空间不受限的轻量作业适合上部运动空间不受限的轻量作业 • •典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析典型结构剖析2 2（后驱）（后驱）（后驱）（后驱）ü转臂轻巧、体积小、运动速度快、结构稳定性好；转臂轻巧、体积小、运动速度快、结构稳定性好；•垂直行程小、电机装配、维修不方便；垂直行程小、电机装配、维修不方便；ü适合上部运动空间受限的平面、轻量作业适合上部运动空间受限的平面、轻量作业 2. Delta结构结构☞☞ 分摆动驱动、直线驱动分摆动驱动、直线驱动2类；以摆动驱动为常用类；以摆动驱动为常用vv摆动驱动要点摆动驱动要点摆动驱动要点摆动驱动要点ü机身通过机身通过3个垂直摆动关节实现个垂直摆动关节实现空间定位空间定位；；ü手腕直接安装在摆动平台上，形式不限；手腕直接安装在摆动平台上，形式不限；ü一般采用倒挂式安装一般采用倒挂式安装；；ü结构简单、控制容易、运动速度快；结构简单、控制容易、运动速度快；ü垂直行程短，承载能力小，适合平面轻量作业；垂直行程短，承载能力小，适合平面轻量作业；ü多用于多用于3C行业、食品药品行业的搬运、分拣行业、食品药品行业的搬运、分拣 。

☺ 练一练练一练 ：： 完成完成P48技能训练技能训练项目二、任务项目二、任务 2☞☞ 基本概念：基本概念：•机器人结构简单，配套部件种类单一；机器人结构简单，配套部件种类单一；•关键部件关键部件：：谐波减速器（谐波减速器（哈默纳科哈默纳科）、）、RV减速器减速器（（纳博特斯克纳博特斯克），占机械成本），占机械成本70~80%•其他专业厂生产的功能部件：其他专业厂生产的功能部件：CRB轴承；轴承；同步带、同步带、滚珠丝杠、直线导轨滚珠丝杠、直线导轨（通用，数控课程介绍）（通用，数控课程介绍）一、谐波减速器一、谐波减速器1. 基本概念基本概念• •要点要点要点要点•美国美国C . W. Musser（马瑟）（马瑟）1955年发明年发明 ；；•日本日本Harmonic Drive System（哈默纳科）是全球（哈默纳科）是全球最早、最大、最著名，最早、最大、最著名，几乎唯一几乎唯一的生产企业；国内的生产企业；国内已有已有产品产品，但性能，但性能差距十分大差距十分大•全称谐波齿轮传动装置（全称谐波齿轮传动装置（Harmonic gear drive）；）；•谐波齿轮传动装置可用于减速，也可用于升速；谐波齿轮传动装置可用于减速，也可用于升速；•在机器人上，总是用于减速，故称谐波减速器；在机器人上，总是用于减速，故称谐波减速器；•是目前减速比最大（可达是目前减速比最大（可达320 ）的减速器。

的减速器 ☞☞ 概念辨析：速比、传动比、减速比概念辨析：速比、传动比、减速比• •概念辨析（概念辨析（概念辨析（概念辨析（☆☆☆☆ 非常重要非常重要！！！！！！！！））））•速比速比• 国外（如日本）常用术语国外（如日本）常用术语 速比速比 = 输出转速输出转速 / 输入转速输入转速 ☞☞ 减速器减速器的的“速比速比”总是总是小于小于1•传动比传动比• 国内常用术语国内常用术语 传动比传动比 = 输入转速输入转速 / 输出转速输出转速 ☞☞ 减速器减速器的的“传动比传动比”总是总是大于大于1•减速比减速比• 国内、外通用术语国内、外通用术语 减速比减速比 = 输入转速输入转速 / 输出转速输出转速 ☞☞ 减速器减速器的的“减速比减速比”总是总是大于大于12. 结构与结构与原理原理• •基本结构基本结构基本结构基本结构 ☞☞ 非常简单，非常简单，只要只要刚轮、柔轮、谐波发生器刚轮、柔轮、谐波发生器3个部件个部件。

谐波发生器谐波发生器柔轮柔轮刚轮刚轮•刚轮刚轮（（Circular Spline）） •有连接孔的有连接孔的刚性内齿圈刚性内齿圈；；v齿数比柔轮略多（一般多齿数比柔轮略多（一般多2或或4个）；个）；ü有时直接加工在有时直接加工在CRB轴承上（单元型减速器）轴承上（单元型减速器） ü柔轮柔轮（（Flex Spline）） •薄壁金属薄壁金属弹性外齿圈弹性外齿圈 ，减速器，减速器关键部件关键部件；；•齿形与刚轮相同，齿数比刚轮少齿形与刚轮相同，齿数比刚轮少2或或4个）；个）；v柔轮可以制成类似水杯（柔轮可以制成类似水杯（Cup）、礼帽（）、礼帽（Silk Hat）） 、薄饼（、薄饼（Pancake）等形状 •谐波发生器谐波发生器（（Wave Generator ））•内芯内芯为椭圆凸轮，为椭圆凸轮，外圈外圈为弹性薄壁滚珠轴承；为弹性薄壁滚珠轴承；•凸轮与输入轴可采用凸轮与输入轴可采用柔性联轴器、刚性法兰柔性联轴器、刚性法兰连接• •变速原理变速原理变速原理变速原理 ☞☞ 参见参见P51、图、图2.2-2谐波发生谐波发生器回转器回转柔轮一齿、一柔轮一齿、一齿与刚轮啮合齿与刚轮啮合 ★★★★ 由于柔轮、刚轮只能一齿一齿啮合，如柔轮齿数由于柔轮、刚轮只能一齿一齿啮合，如柔轮齿数少于刚轮，回转一圈后，少于刚轮，回转一圈后，柔轮基准齿将偏移刚轮基准齿柔轮基准齿将偏移刚轮基准齿一个齿差一个齿差（（2或或4齿）。

齿） 结论：结论： 可将谐波发生器（输入）的可将谐波发生器（输入）的360°回转变成柔回转变成柔轮（输出）一个齿差的偏转，输出轮（输出）一个齿差的偏转，输出/输入速比为：输入速比为： i =（（ Z c – Z f ））/ Z f Z c：：刚轮齿数；刚轮齿数；Z f ：：柔轮齿数柔轮齿数★★★★ 定义定义: 基本减速比基本减速比 R = 1/ i = Z f / （（ Z c – Z f ）） 以符号以符号 “-” 表示输出与输入表示输出与输入转向相反转向相反 ☞☞ 典型应用：典型应用：速比速比 i = -1/ R减速比：减速比：-R速比速比 i = 1/ （（R + 1））减速比：减速比：R+1谐波谐波发生发生器输器输入入谐波谐波发生发生器输器输入入刚轮固定刚轮固定刚轮输出刚轮输出柔轮输出柔轮输出柔轮固定柔轮固定• •主要特点主要特点主要特点主要特点•承载能力强、传动精度高承载能力强、传动精度高 ☞☞ 基本概念基本概念：：同时啮合的齿数越多，承载能力越强、同时啮合的齿数越多，承载能力越强、传动精度越高。

传动精度越高 普通齿轮：普通齿轮：同时啮合齿同时啮合齿1~2对（对（2~7%），传动精度），传动精度6~15×10-4rad ；； 谐波减速器：谐波减速器：同时啮合齿数十对（＞同时啮合齿数十对（＞30%），传动精度），传动精度1.5~4×10-4rad 数控机床回转轴精度：数控机床回转轴精度：~2×10-5rad ☆☆☆☆ 非常重要非常重要！！！！！！！！！！！！ 1 arc min = 1° /60 = 2.91×10-4rad 1 arc sec = 1° /3600 = 4.85×10-6rad •传动比大，但传动效率较低传动比大，但传动效率较低 ☞☞ 基本概念基本概念：： 普通齿轮：普通齿轮：传动比传动比8~10，传动效率，传动效率90~98%；； 谐波减速器：谐波减速器：传动比传动比30~320，传动效率，传动效率40~90%；； ★★★★ 重要！重要！ü提高减速比、工作温度和输出转矩，可提高效率提高减速比、工作温度和输出转矩，可提高效率v结构简单，体积小、重量轻、使用寿命长结构简单，体积小、重量轻、使用寿命长。

☞☞ 只有只有3个零件，寿命个零件，寿命7000~10000h（哈默纳科）（哈默纳科）ü传动平稳，无冲击、噪声小传动平稳，无冲击、噪声小 ，安装调整方便，安装调整方便 ü对材料（特别柔轮）要求极高对材料（特别柔轮）要求极高 ☞☞ 国产谐波减速器还远远达不到国产谐波减速器还远远达不到7000h3. 可选结构可选结构☞☞ 柔轮形状、输入连接方式柔轮形状、输入连接方式可选• •柔轮柔轮柔轮柔轮形状形状 水杯形水杯形（（Cup type）） 礼帽形礼帽形（（Silk Hat type）） 薄饼形薄饼形（（Pancake type））ü水杯形水杯形（（Cup type ））•外径小、刚性好；外径小、刚性好；ü不能为不能为“中空中空” 结构，对连接面要求较高结构，对连接面要求较高•礼帽形（礼帽形（ Silk Hat type ））ü 端面敞开、安装方便，对连接面要求较低；可采用端面敞开、安装方便，对连接面要求较低；可采用“中空中空”结构；结构； • 外径大、刚性较差外径大、刚性较差 v 薄饼形薄饼形（（ Pancake type ））ü 超薄型减速器特殊结构，可大大减少轴向尺寸；超薄型减速器特殊结构，可大大减少轴向尺寸；ü 不能直接固定或连接负载，必须使用第不能直接固定或连接负载，必须使用第2刚轮刚轮 ；；ü 承载能力强，安装要求特殊，连续工作要求油润滑承载能力强，安装要求特殊，连续工作要求油润滑（（脂润滑：脂润滑：≤减速器平均输入转速、负载率减速器平均输入转速、负载率ED% ≤10%、运行时间、运行时间≤ 10min）。

üü输入连接方式输入连接方式输入连接方式输入连接方式☞☞ 可选可选柔性轴孔（带联轴器）、刚性轴孔、刚性法兰柔性轴孔（带联轴器）、刚性轴孔、刚性法兰柔性轴孔柔性轴孔刚性轴孔刚性轴孔刚性法兰刚性法兰凸轮凸轮轴承轴承轴套轴套联轴器联轴器轴承轴承凸轮凸轮ü柔性轴孔柔性轴孔（（标准结构标准结构 ））ü输入轴与轴套孔采用平键连接、轴套与凸轮通过奥输入轴与轴套孔采用平键连接、轴套与凸轮通过奥尔德姆联轴器（尔德姆联轴器（Oldman’s Coupling）） 连接；连接；v具有偏心自动调整功能，对输入轴和减速器的同轴具有偏心自动调整功能，对输入轴和减速器的同轴度要求低；度要求低；ü联轴器存在间隙，不能为联轴器存在间隙，不能为“中空中空”结构 ☞☞ 奥尔德姆联轴器（十字滑块联轴器）原理奥尔德姆联轴器（十字滑块联轴器）原理输入输入十字滑块十字滑块输出输出ü刚性轴孔刚性轴孔ü连接轴孔直接加工在凸轮体上，输入轴与凸轮采用连接轴孔直接加工在凸轮体上，输入轴与凸轮采用平键连接；平键连接；v不能为不能为“中空中空” 结构；结构；ü刚性、无间隙连接，不具备自动调心功能刚性、无间隙连接，不具备自动调心功能。

ü刚性法兰刚性法兰v连接面、孔直接加工在凸轮体上，输入轴与凸轮用连接面、孔直接加工在凸轮体上，输入轴与凸轮用法兰（内孔、端面定位）连接、螺钉固定；法兰（内孔、端面定位）连接、螺钉固定；ü输入轴可为输入轴可为“中空中空” 结构；结构；ü刚性、无间隙连接，不具备自动调心功能刚性、无间隙连接，不具备自动调心功能4. 产品型式产品型式vv部件型部件型部件型部件型（（（（Component typeComponent type ））））ü只提供刚轮、柔轮、谐波发生器只提供刚轮、柔轮、谐波发生器3个部件；个部件；•规格全、价格低、使用灵活；规格全、价格低、使用灵活；•减速器需用户现场安装，装配要求高；减速器需用户现场安装，装配要求高；•支承柔轮的输出轴承需用户设计、安装；支承柔轮的输出轴承需用户设计、安装；•需用户充填润滑脂、维护工作量大；需用户充填润滑脂、维护工作量大；ü柔轮形状、输入连接方式可选柔轮形状、输入连接方式可选☞☞ 常用产品常用产品：： 标准水杯形、标准礼帽形、标准博饼形标准水杯形、标准礼帽形、标准博饼形R标准水杯形（标准水杯形（P56、图、图2.2-9））ü标准结构；柔轮为水杯形，输入为柔性轴孔连接。

标准结构；柔轮为水杯形，输入为柔性轴孔连接刚轮刚轮凸轮凸轮轴套轴套柔轮柔轮输入轴输入轴平键平键R标准礼帽形标准礼帽形（（P56、图、图2.2-10））v标准结构；柔轮为礼帽形，输入为柔性轴孔连接标准结构；柔轮为礼帽形，输入为柔性轴孔连接刚轮刚轮凸轮凸轮轴套轴套柔轮柔轮输入轴输入轴平键平键ü标准薄饼形标准薄饼形（（P57、图、图2.2-11））ü标准结构；柔轮为薄壁外齿圈、通过标准结构；柔轮为薄壁外齿圈、通过1:1传动的刚轮传动的刚轮S连接负载（或固定）；输入为刚性轴孔连接连接负载（或固定）；输入为刚性轴孔连接刚轮刚轮S凸轮凸轮柔轮柔轮输入轴输入轴平键平键刚轮刚轮Dvv单元型单元型单元型单元型（（（（Unit typeUnit type ））））ü减速器、减速器、CRB轴承、壳体统一设计，可整体安装；轴承、壳体统一设计，可整体安装；ü刚轮、柔轮间有刚轮、柔轮间有CRB轴承；可直接连接负载；轴承；可直接连接负载；ü带有密封壳体，工作可靠性高；带有密封壳体，工作可靠性高；ü无需用户现场组装，使用简单、方便；无需用户现场组装，使用简单、方便；ü无需用户充填润滑脂，维护工作量小；无需用户充填润滑脂，维护工作量小；v输入连接可选择标准轴孔、中空轴、标准轴。

输入连接可选择标准轴孔、中空轴、标准轴☞☞ 变形产品变形产品：简易单元型（：简易单元型（Simple unit typeSimple unit type ））ü单元型的简化结构，有单元型的简化结构，有CRB轴承，但无壳体；轴承，但无壳体；ü性能、价格介于部件型、单元型之间；性能、价格介于部件型、单元型之间；ü减速器无需用户现场组装，但润滑脂需用户充填；减速器无需用户现场组装，但润滑脂需用户充填；v柔轮均为礼帽形，输入连接可为标准轴孔、中空轴柔轮均为礼帽形，输入连接可为标准轴孔、中空轴ü标准单元型标准单元型（（P57、图、图2.2-12））ü水杯形柔轮、柔性轴孔输入，刚轮与壳体一体水杯形柔轮、柔性轴孔输入，刚轮与壳体一体刚轮刚轮凸轮凸轮CRB柔轮柔轮连接板连接板ü中空轴单元型中空轴单元型（（P58、图、图2.2-13））ü礼帽形柔轮，输入轴中空、用前后端盖支承、密封礼帽形柔轮，输入轴中空、用前后端盖支承、密封刚轮刚轮中空轴中空轴&凸轮凸轮CRB柔轮柔轮端盖端盖端盖端盖ü轴输入单元型轴输入单元型（（P58、图、图2.2-14））ü礼帽形柔轮、标准轴输入，有前后端盖支承、密封礼帽形柔轮、标准轴输入，有前后端盖支承、密封。

刚轮刚轮输入轴输入轴CRB柔轮柔轮端盖端盖端盖端盖凸轮凸轮ü简易标准单元简易标准单元（（P58、图、图2.2-15））ü礼帽形柔轮、标准轴孔输入，无前后支承、密封端盖礼帽形柔轮、标准轴孔输入，无前后支承、密封端盖刚轮刚轮CRB柔轮柔轮凸轮凸轮R简易中空单元简易中空单元（（P59、图、图2.2-16））v礼帽形柔轮、标准轴孔输入，无前后支承、密封端盖礼帽形柔轮、标准轴孔输入，无前后支承、密封端盖刚轮刚轮中空轴中空轴&凸轮凸轮CRB柔轮柔轮üü其他产品其他产品其他产品其他产品R齿轮箱型（齿轮箱型（Gear head type ））ü可直接安装电机、直接驱动负载（可直接安装电机、直接驱动负载（P35图图2.2-7）ü回转执行器（回转执行器（Rotary Actuator ））ü电机、减速器集成一体，典型机电一体化电机、减速器集成一体，典型机电一体化☺ 练一练练一练 ：： 完成完成 P68，，技能训练技能训练三、三、RV减速器减速器1. 基本概念基本概念üü要点要点要点要点ü旋转矢量（旋转矢量（Rotary Vector）减速器的简称）减速器的简称 ；；ü日本日本Nabtesco Corporation（纳博特斯克）（纳博特斯克）1985年年研发；研发；ü减速原理减速原理 = 摆线针轮减速摆线针轮减速 + 行星齿轮减速；行星齿轮减速；ü纳博特斯克纳博特斯克是全球最早、最大、最著名，是全球最早、最大、最著名，几乎唯一几乎唯一的的RV减速器生产企业；国内有减速器生产企业；国内有山寨产品山寨产品，但性能，但性能差差距十分大距十分大；；ü实际也可用于升速；在机器人上，总是用于减速，实际也可用于升速；在机器人上，总是用于减速，故称故称RV减速器减速器。

2. 结构与结构与原理原理vv基本结构基本结构基本结构基本结构 ☞☞ 复杂，包括行星齿轮、曲轴、摆线针轮复杂，包括行星齿轮、曲轴、摆线针轮3大部分1.输入输入→太阳轮太阳轮→行星齿轮行星齿轮2. 行星齿轮行星齿轮→曲轴曲轴→RV齿轮齿轮3. RV齿轮齿轮→针齿销针齿销→针轮针轮vv 传动路线传动路线传动路线传动路线ü太阳轮太阳轮（输入轴）带动（输入轴）带动行星齿轮（行星齿轮（2或或3个）个）旋转旋转 ；； ☞☞ 第一级、第一级、正齿轮减速；正齿轮减速；ü行星齿轮行星齿轮带动带动曲轴曲轴（（2或或3根）旋转；根）旋转；ü旋转旋转曲轴曲轴带动带动RV齿轮齿轮（（2片）摆动；片）摆动；üRV齿轮齿轮通过通过针齿销针齿销推动推动针轮针轮偏转；偏转； ☞☞ 简单简单RV减速器有时直接将减速器有时直接将RV齿轮、针轮做成齿轮、针轮做成齿轮，省略针齿销齿轮，省略针齿销 ★★★★ RV齿轮和针轮存在齿轮和针轮存在齿差齿差（一般为（一般为1）） ，，RV齿轮旋齿轮旋转一周，只能推动针轮偏转一个齿差转一周，只能推动针轮偏转一个齿差 ☞☞ 第二级、第二级、差动齿轮变速。

差动齿轮变速vv变速原理变速原理变速原理变速原理 ☞☞ 观看原理视频观看原理视频曲轴回转曲轴回转RV齿轮和齿轮和针轮啮合针轮啮合位置（最高点）位置（最高点）一齿、一齿、一齿顺时针移动一齿顺时针移动针齿销推动针针齿销推动针轮缓慢偏转轮缓慢偏转R 差动齿轮变速原理差动齿轮变速原理曲轴回转曲轴回转360°，针轮偏移，针轮偏移1个齿差个齿差 ★★★★ 结论：结论： 可将曲轴（行星齿轮）的可将曲轴（行星齿轮）的360°回转变成针回转变成针轮（输出）一个齿差的偏转轮（输出）一个齿差的偏转 R第一级（第一级（正齿轮减速正齿轮减速）输出）输出/输入速比输入速比 i 1 = Z 1 / Z 2 Z 1：：太阳轮齿数；太阳轮齿数；Z2：：行星齿轮齿数行星齿轮齿数R第二级（第二级（差动齿轮变速，针轮输出时差动齿轮变速，针轮输出时）） i 2 =（（ Z 4 – Z 3 ））/ Z 4 Z 4 ：：针轮齿数（针齿销数）；针轮齿数（针齿销数）；Z3 ：：RV齿轮齿数齿轮齿数 如齿差为如齿差为1，则，则（（ Z 4 – Z 3 ））= 1 i 2 =（（ Z 4 – Z 3 ））/ Z 4 = 1 / Z 4 R总变速比（总变速比（针轮输出针轮输出/太阳轮输入，齿差为太阳轮输入，齿差为1）） i =（（ Z 1 / Z 2 ））×（（1 / Z 4 ））= Z 1 / ( Z 2× Z 4 )vv变速比变速比变速比变速比★★★★ 定义定义: 基本减速比基本减速比 R = 1 + ( Z 2× Z 4 ) / Z 1 以符号以符号 “-” 表示输出与输入表示输出与输入转向相反转向相反。

☞☞ 典型应用：典型应用：速比速比 i = - 1 / (R – 1)减速比：减速比：-（（ R – 1 ））太阳太阳轮输轮输入入针轮输出针轮输出RV齿齿轮固轮固定定针轮固定针轮固定RV齿齿轮输轮输出出太阳太阳轮输轮输入入速比速比 i = 1 / R减速比：减速比：Rvv主要特点（主要特点（主要特点（主要特点（相比相比谐波减速器谐波减速器））））ü减速比较大、结构刚性更好减速比较大、结构刚性更好 原因原因：齿差小：齿差小（通常为（通常为1）、）、2级减速级减速（减速比相乘，（减速比相乘，R= 30~260）；）；针齿销针齿销直径较大、刚性高（谐波齿轮减直径较大、刚性高（谐波齿轮减速器柔轮为薄壁、小齿）速器柔轮为薄壁、小齿）ü传动间隙较大、传动精度较低传动间隙较大、传动精度较低 原因原因：：2级齿轮传动级齿轮传动 + 曲轴摆动，必然存在间隙；降曲轴摆动，必然存在间隙；降低传动精度低传动精度ü结构复杂，安装、调试、维修不及谐波减速器方便结构复杂，安装、调试、维修不及谐波减速器方便 原因原因：：零件多、不能分离安装零件多、不能分离安装。

☞☞ 结论：结论：谐波减速器：谐波减速器：适合适合手腕手腕（小体积、高精度）（小体积、高精度）；；RV减速器：减速器：适合适合机身机身（高刚性、大转矩）（高刚性、大转矩）3. 产品型式产品型式 ☞☞ 有有基本型基本型 、单元型、单元型（分标准型、紧凑型、中空型）、（分标准型、紧凑型、中空型）、齿轮箱型齿轮箱型（分高速型、标准型、基座型）（分高速型、标准型、基座型）3大类vv基本型基本型基本型基本型（（（（Original typeOriginal type ））））☞☞ P94、图、图4.3-1, P99、图、图4.3-4；； 由外向内（径向）由外向内（径向）可分可分针轮层、针轮层、RV齿齿轮层、芯轴层轮层、芯轴层3层，层，每一层均可旋转每一层均可旋转针轮层针轮层RV齿轮层齿轮层芯轴层芯轴层R针轮层针轮层ü由由针轮针轮和和针齿销针齿销组成；组成；ü针轮针轮是加工有法兰和安装孔的是加工有法兰和安装孔的内齿圈内齿圈；；ü针齿销针齿销用来代替齿轮直接啮合，用来代替齿轮直接啮合，减小摩擦阻力减小摩擦阻力R RV齿轮层齿轮层（最复杂）（最复杂）ü包括包括RV齿轮、端盖、输出法兰、曲轴组件齿轮、端盖、输出法兰、曲轴组件等；等；üRV齿轮、端盖、输出法兰均为中空结构，中间用来安齿轮、端盖、输出法兰均为中空结构，中间用来安装芯轴；装芯轴；ü端盖和输出法兰用来安装曲轴支承轴承，两者通过法兰端盖和输出法兰用来安装曲轴支承轴承，两者通过法兰上的脚状支架（上的脚状支架（2~3个）连为一体；个）连为一体；ü脚状支架所空出的空间用来安装曲轴；脚状支架所空出的空间用来安装曲轴；üRV齿轮套在脚状支架外圆上，可偏摆、不能回转；齿轮套在脚状支架外圆上，可偏摆、不能回转； ü曲轴组数量与减速器规格（输出转矩大小）有关，小曲轴组数量与减速器规格（输出转矩大小）有关，小规格规格2组，中、大规格为组，中、大规格为3组。

组 R芯轴层芯轴层ü包括包括芯轴芯轴和和太阳轮太阳轮，安装在减速器中心；，安装在减速器中心；ü中空型减速器的芯轴为空心轴；中空型减速器的芯轴为空心轴；ü同规格减速器的同规格减速器的减速比减速比，通过，通过正齿轮速比正齿轮速比改变；改变；ü减速比大减速比大、太阳直径小，、太阳直径小，芯轴、太阳轮一体；芯轴、太阳轮一体；太阳轮太阳轮齿轮直接加工在芯轴上；齿轮直接加工在芯轴上；ü减速比小减速比小、太阳直径大，、太阳直径大，芯轴、太阳轮分离；芯轴、太阳轮分离；太阳轮太阳轮套在芯轴上芯轴为花键轴，太阳轮的外圈为齿轮、套在芯轴上芯轴为花键轴，太阳轮的外圈为齿轮、内圈为花键内圈为花键vv单元型单元型单元型单元型R标准单元型标准单元型 ☞☞ P99、图、图4.3-5ü 采用标准单元型结采用标准单元型结构，减速器端盖、输出构，减速器端盖、输出法兰和针轮间，有法兰和针轮间，有1对对（（2只）高刚性、角接只）高刚性、角接触球轴承（触球轴承（和基本型的和基本型的区别区别）；）；ü 减速器可直接安装、减速器可直接安装、并连接负载，使用更方并连接负载，使用更方便便 输出轴承输出轴承R紧凑单元型紧凑单元型 ☞☞ P100、图、图4.3-6ü 减速器端盖、输出法兰和针轮间，同样有减速器端盖、输出法兰和针轮间，同样有1对（对（2只）只）高刚性、角接触球轴承；高刚性、角接触球轴承；ü 芯轴（太阳轮）安装在输出法兰侧、不穿越减速器；芯轴（太阳轮）安装在输出法兰侧、不穿越减速器；减速器外径小、结构紧凑；减速器外径小、结构紧凑；ü 减速器可直接安装、并连接负载。

减速器可直接安装、并连接负载R中空单元型中空单元型 ☞☞ P100、图、图4.3-7ü 端盖、端盖、RV齿轮、输出法兰结构同标准单元型，但中空齿轮、输出法兰结构同标准单元型，但中空直径更大；直径更大；ü 太阳轮为中空双联齿轮，安装在输出法兰侧；太阳轮为中空双联齿轮，安装在输出法兰侧；ü 减速器中空区域，可以安装电缆、管线减速器中空区域，可以安装电缆、管线vv齿轮箱型齿轮箱型齿轮箱型齿轮箱型R高速型高速型（（ P101、图、图4.3-8 ））ü可直接安装电机、使减速器电机一体化；可直接安装电机、使减速器电机一体化；ü输出可以为轴或法兰；输出可以为轴或法兰；ü减速比小减速比小 、输出转速高输出转速高轴输出轴输出法兰输出法兰输出R标准型标准型（（ P102、图、图4.3-9~图图4.3-11 ）） ü带有芯轴及其连接、支承部件，减速器可为中空；带有芯轴及其连接、支承部件，减速器可为中空；ü输入轴方向可选择与减速器同轴（平行）、垂直输入轴方向可选择与减速器同轴（平行）、垂直2种；种；ü输入可选择联轴器、标准轴输入可选择联轴器、标准轴2种连接形式种连接形式同轴（平行）同轴（平行）垂直（正交）垂直（正交）联轴器输入联轴器输入标准轴输入标准轴输入联轴器输入联轴器输入R基座型基座型（（ P103、图、图4.3-12 ）） ü又称又称扁平型，扁平型，带有芯轴及其连接、支承部件；带有芯轴及其连接、支承部件；ü输入轴方向与减速器垂直，减速器本体为中空；输入轴方向与减速器垂直，减速器本体为中空；ü用于大型、重载减速，基座设计有地脚螺钉孔，可直接用于大型、重载减速，基座设计有地脚螺钉孔，可直接在地面、墙面安装，直接作为机器人基座使用。

在地面、墙面安装，直接作为机器人基座使用☺ 练一练练一练 ：： 完成完成 P110，练习一（，练习一（15））~（（19））1. 基本概念基本概念v要点要点ü旋转矢量（旋转矢量（Rotary Vector）减速器的简称）减速器的简称 ；；ü日本日本Nabtesco Corporation（纳博特斯克）（纳博特斯克）1985年年研发；研发；ü减速原理减速原理 = 摆线针轮减速摆线针轮减速 + 行星齿轮减速；行星齿轮减速；ü纳博特斯克纳博特斯克是全球最早、最大、最著名，是全球最早、最大、最著名，几乎唯一几乎唯一的的RV减速器生产企业；减速器生产企业；ü实际也可用于升速；在机器人上，总是用于减速，实际也可用于升速；在机器人上，总是用于减速，故称故称RV减速器减速器项目二、任务项目二、任务 32. 结构与结构与原理原理v基本结构基本结构 ☞☞ 复杂，包括行星齿轮、曲轴、摆线针轮复杂，包括行星齿轮、曲轴、摆线针轮3大部分1.输入输入→太阳轮太阳轮→行星齿轮行星齿轮2. 行星齿轮行星齿轮→曲轴曲轴→RV齿轮齿轮3. RV齿轮齿轮→针齿销针齿销→针轮针轮v 传动路线传动路线ü太阳轮太阳轮（输入轴）带动（输入轴）带动行星齿轮（行星齿轮（2或或3个）个）旋转旋转 ；； ☞☞ 第一级、第一级、正齿轮减速；正齿轮减速；ü行星齿轮行星齿轮带动带动曲轴曲轴（（2或或3根）旋转；根）旋转；ü旋转旋转曲轴曲轴带动带动RV齿轮齿轮（（2片）摆动；片）摆动；üRV齿轮齿轮通过通过针齿销针齿销推动推动针轮针轮偏转；偏转； ☞☞ 简单简单RV减速器有时直接将减速器有时直接将RV齿轮、针轮做成齿轮、针轮做成齿轮，省略针齿销。

齿轮，省略针齿销 ★★ RV齿轮和针轮存在齿轮和针轮存在齿差齿差（一般为（一般为1）） ，，RV齿轮旋齿轮旋转一周，只能推动针轮偏转一个齿差转一周，只能推动针轮偏转一个齿差 ☞☞ 第二级、第二级、差动齿轮变速差动齿轮变速v变速原理变速原理 ☞☞ 观看原理视频观看原理视频曲轴回转曲轴回转RV齿轮和齿轮和针轮啮合针轮啮合位置（最高点）位置（最高点）一齿、一齿、一齿顺时针移动一齿顺时针移动针齿销推动针针齿销推动针轮缓慢偏转轮缓慢偏转R 差动齿轮变速原理差动齿轮变速原理曲轴回转曲轴回转360°，针轮偏移，针轮偏移1个齿差个齿差 ★★ 结论：结论： 可将曲轴（行星齿轮）的可将曲轴（行星齿轮）的360°回转变成针回转变成针轮（输出）一个齿差的偏转轮（输出）一个齿差的偏转 R第一级（第一级（正齿轮减速正齿轮减速）输出）输出/输入速比输入速比 i 1 = Z 1 / Z 2 Z 1：：太阳轮齿数；太阳轮齿数；Z2：：行星齿轮齿数行星齿轮齿数R第二级（第二级（差动齿轮变速，针轮输出时差动齿轮变速，针轮输出时）） i 2 =（（ Z 4 – Z 3 ））/ Z 4 Z 4 ：：针轮齿数（针齿销数）；针轮齿数（针齿销数）；Z3 ：：RV齿轮齿数齿轮齿数 如齿差为如齿差为1，则，则（（ Z 4 – Z 3 ））= 1 i 2 =（（ Z 4 – Z 3 ））/ Z 4 = 1 / Z 4 R总变速比（总变速比（针轮输出针轮输出/太阳轮输入，齿差为太阳轮输入，齿差为1）） i =（（ Z 1 / Z 2 ））×（（1 / Z 4 ））= Z 1 / ( Z 2× Z 4 )v变速比变速比★★ 定义定义: 基本减速比基本减速比 R = 1 + ( Z 2× Z 4 ) / Z 1 以符号以符号 “-” 表示输出与输入表示输出与输入转向相反转向相反。

☞☞ 典型应用：典型应用：速比速比 i = - 1 / (R – 1)减速比：减速比：-（（ R – 1 ））太阳太阳轮输轮输入入针轮输出针轮输出RV齿齿轮固轮固定定针轮固定针轮固定RV齿齿轮输轮输出出太阳太阳轮输轮输入入速比速比 i = 1 / R减速比：减速比：Rv主要特点（主要特点（相比相比谐波减速器谐波减速器））ü减速比较大、结构刚性更好减速比较大、结构刚性更好 原因原因：齿差小：齿差小（通常为（通常为1）、）、2级减速级减速（减速比相乘，（减速比相乘，R= 30~260）；）；针齿销针齿销直径较大、刚性高（谐波齿轮减直径较大、刚性高（谐波齿轮减速器柔轮为薄壁、小齿）速器柔轮为薄壁、小齿）ü传动间隙较大、传动精度较低传动间隙较大、传动精度较低 原因原因：：2级齿轮传动级齿轮传动 + 曲轴摆动，必然存在间隙；降曲轴摆动，必然存在间隙；降低传动精度低传动精度ü结构复杂，安装、调试、维修不及谐波减速器方便结构复杂，安装、调试、维修不及谐波减速器方便 原因原因：：零件多、不能分离安装零件多、不能分离安装 ☞☞ 结论：结论：谐波减速器：谐波减速器：适合适合手腕手腕（小体积、高精度）（小体积、高精度）；；RV减速器：减速器：适合适合机身机身（高刚性、大转矩）（高刚性、大转矩）。

3. 产品型式产品型式 ☞☞ 有有基本型基本型 、单元型、单元型（分标准型、紧凑型、中空型）、（分标准型、紧凑型、中空型）、齿轮箱型齿轮箱型（分高速型、标准型、基座型）（分高速型、标准型、基座型）3大类v基本型基本型（（Original type ））☞☞ P72、图、图2.3-1, P78、图、图2.3-9；； 由外向内（径向）由外向内（径向）可分可分针轮层、针轮层、RV齿齿轮层、芯轴层轮层、芯轴层3层，层，每一层均可旋转每一层均可旋转针轮层针轮层RV齿轮层齿轮层芯轴层芯轴层R针轮层针轮层ü由由针轮针轮和和针齿销针齿销组成；组成；ü针轮针轮是加工有法兰和安装孔的是加工有法兰和安装孔的内齿圈内齿圈；；ü针齿销针齿销用来代替齿轮直接啮合，用来代替齿轮直接啮合，减小摩擦阻力减小摩擦阻力R RV齿轮层齿轮层（最复杂）（最复杂）ü包括包括RV齿轮、端盖、输出法兰、曲轴组件齿轮、端盖、输出法兰、曲轴组件等；等；üRV齿轮、端盖、输出法兰均为中空结构，中间用来安齿轮、端盖、输出法兰均为中空结构，中间用来安装芯轴；装芯轴；ü端盖和输出法兰用来安装曲轴支承轴承，两者通过法兰端盖和输出法兰用来安装曲轴支承轴承，两者通过法兰上的脚状支架（上的脚状支架（2~3个）连为一体；个）连为一体；ü脚状支架所空出的空间用来安装曲轴；脚状支架所空出的空间用来安装曲轴；üRV齿轮套在脚状支架外圆上，可偏摆、不能回转；齿轮套在脚状支架外圆上，可偏摆、不能回转； ü曲轴组数量与减速器规格（输出转矩大小）有关，小曲轴组数量与减速器规格（输出转矩大小）有关，小规格规格2组，中、大规格为组，中、大规格为3组。

组 R芯轴层芯轴层ü包括包括芯轴芯轴和和太阳轮太阳轮，安装在减速器中心；，安装在减速器中心；ü中空型减速器的芯轴为空心轴；中空型减速器的芯轴为空心轴；ü同规格减速器的同规格减速器的减速比减速比，通过，通过正齿轮速比正齿轮速比改变；改变；ü减速比大减速比大、太阳直径小，、太阳直径小，芯轴、太阳轮一体；芯轴、太阳轮一体；太阳轮太阳轮齿轮直接加工在芯轴上；齿轮直接加工在芯轴上；ü减速比小减速比小、太阳直径大，、太阳直径大，芯轴、太阳轮分离；芯轴、太阳轮分离；太阳轮太阳轮套在芯轴上芯轴为花键轴，太阳轮的外圈为齿轮、套在芯轴上芯轴为花键轴，太阳轮的外圈为齿轮、内圈为花键内圈为花键v单元型单元型R标准单元型标准单元型 ☞☞ P78、图、图2.3-10ü 采用标准单元型结采用标准单元型结构，减速器端盖、输出构，减速器端盖、输出法兰和针轮间，有法兰和针轮间，有1对对（（2只）高刚性、角接只）高刚性、角接触球轴承（触球轴承（和基本型的和基本型的区别区别）；）；ü 减速器可直接安装、减速器可直接安装、并连接负载，使用更方并连接负载，使用更方便便 输出轴承输出轴承R紧凑单元型紧凑单元型 ☞☞ P79、图、图2.3-11 减速器端盖、输出法兰和针轮间，同样有减速器端盖、输出法兰和针轮间，同样有1对（对（2只）高只）高刚性、角接触球轴承；刚性、角接触球轴承；ü 芯轴（太阳轮）安装在输出法兰侧、不穿越减速器；芯轴（太阳轮）安装在输出法兰侧、不穿越减速器；减速器外径小、结构紧凑；减速器外径小、结构紧凑；ü 减速器可直接安装、并连接负载。

减速器可直接安装、并连接负载R中空单元型中空单元型 ☞☞ P79、图、图2.3-12ü 端盖、端盖、RV齿轮、输出法兰结构同标准单元型，但中空齿轮、输出法兰结构同标准单元型，但中空直径更大；直径更大；ü 太阳轮为中空双联齿轮，安装在输出法兰侧；太阳轮为中空双联齿轮，安装在输出法兰侧；ü 减速器中空区域，可以安装电缆、管线减速器中空区域，可以安装电缆、管线v齿轮箱型齿轮箱型R高速型高速型（（ P77、图、图2.3-7 ））ü可直接安装电机、使减速器电机一体化；可直接安装电机、使减速器电机一体化；ü输出可以为轴或法兰；输出可以为轴或法兰；ü减速比小减速比小 、输出转速高输出转速高轴输出轴输出法兰输出法兰输出R标准型标准型（（ P77、图、图2.3-6 ）） ü带有芯轴及其连接、支承部件，减速器可为中空；带有芯轴及其连接、支承部件，减速器可为中空；ü输入轴方向可选择与减速器同轴（平行）、垂直输入轴方向可选择与减速器同轴（平行）、垂直2种；种；ü输入可选择联轴器、标准轴输入可选择联轴器、标准轴2种连接形式种连接形式同轴（平行）同轴（平行）垂直（正交）垂直（正交）联轴器输入联轴器输入标准轴输入标准轴输入联轴器输入联轴器输入R基座型基座型（（ P77、图、图2.3-8 ）） ü又称又称扁平型，扁平型，带有芯轴及其连接、支承部件；带有芯轴及其连接、支承部件；ü输入轴方向与减速器垂直，减速器本体为中空；输入轴方向与减速器垂直，减速器本体为中空；ü用于大型、重载减速，基座设计有地脚螺钉孔，可直接用于大型、重载减速，基座设计有地脚螺钉孔，可直接在地面、墙面安装，直接作为机器人基座使用。

在地面、墙面安装，直接作为机器人基座使用☺ 练一练练一练 ：： 完成完成 P92~93技能训练技能训练项目三、任务项目三、任务 1☞☞ 基本概念：基本概念：ü产量小，没有统一的编程标准、语言、格式；产量小，没有统一的编程标准、语言、格式；ü无导向部件（导轨），很难描述运动、只能示教；无导向部件（导轨），很难描述运动、只能示教；•粗略控制、定位点基本靠目测粗略控制、定位点基本靠目测一、程序与编程一、程序与编程1. 1. 编程方法编程方法 ☞☞ 不同厂家的机器人，虽程序不同，但方法一致：不同厂家的机器人，虽程序不同，但方法一致： FANUC、安川：、安川：程序结构、编程方法类似，指令不同；程序结构、编程方法类似，指令不同； ABB：：RAPID语言，结构最复杂（语言，结构最复杂（可参见可参见《《ABB工业机器工业机器人应用技术全集人应用技术全集》》，人民邮电出版社、，人民邮电出版社、2020★★★★ 概念辨析概念辨析üü示教编程示教编程示教编程示教编程•一种编程方法（最简单），一种编程方法（最简单），通过手动机器人移动、人通过手动机器人移动、人机对话操作，将机器人位置、运动要求告知控制器机对话操作，将机器人位置、运动要求告知控制器（示教）（示教）；；ü控制器记录、保存运动过程，在需要时重复相同动作控制器记录、保存运动过程，在需要时重复相同动作（（再现再现）；）；•再现运行的机器人运动速度，可与示教操作不同；再现运行的机器人运动速度，可与示教操作不同；ü虽然，示教编程必须在机器人现场、进行，但不虽然，示教编程必须在机器人现场、进行，但不能将其称为能将其称为“现场编程现场编程”或或“编程编程”。

• •现场编程现场编程现场编程现场编程v只表明编程场所，只表明编程场所，是否在机器人现场（车间）；是否在机器人现场（车间）；ü不限定编程方法，不限定编程方法，可采用示教、也可采用虚拟仿真可采用示教、也可采用虚拟仿真üü、离线编程、离线编程、离线编程、离线编程ü只表明设备的电气连接状态，只表明设备的电气连接状态，机器人控制器与编程设机器人控制器与编程设备备有电气连接有电气连接（电缆线）（电缆线）：；无连接：离线无连接：离线ü不限定编程方法，可采用示教、也可采用虚拟仿真不限定编程方法，可采用示教、也可采用虚拟仿真üü虚拟仿真虚拟仿真虚拟仿真虚拟仿真ü用仿真软件的机器人用仿真软件的机器人虚拟运动虚拟运动，，代替代替示教操作的机器示教操作的机器人人实际运动实际运动，生成程序的一种方法；，生成程序的一种方法；ü与编程场所、是否存在电气连接无关与编程场所、是否存在电气连接无关★★★★ 结论：结论： 机器人编程方法只有示教、虚拟仿真机器人编程方法只有示教、虚拟仿真2种，其他的提种，其他的提法都不够严谨法都不够严谨2. RAPID2. RAPID程序结构程序结构程序结构程序结构ü任务任务（（Task））v包含一项作业所需的全部指令和数据，是一个完整的包含一项作业所需的全部指令和数据，是一个完整的RAPID应用程序。

应用程序ü由若干程序模块、系统模块组成；由若干程序模块、系统模块组成；ü简单系统通常只有一个任务；简单系统通常只有一个任务；v复杂控制系统，可同步执行多个任务；复杂控制系统，可同步执行多个任务；ü任务的属性，可通过任务特性参数定义任务的属性，可通过任务特性参数定义ü程序模块程序模块（（Program module））vRAPID应用程序的主体，它程序数据（应用程序的主体，它程序数据（Program data）、）、作业程序（作业程序（Routine，，ABB说明书称例行程序）说明书称例行程序）；；ü程序数据用来定义移动目标位置、工具、工件、作业参程序数据用来定义移动目标位置、工具、工件、作业参数等指令操作数；数等指令操作数；•作业程序是用来控制机器人动作作业程序是用来控制机器人动作•系统模块（系统模块（System module））•用来定义控制系统功能和参数的程序；用来定义控制系统功能和参数的程序；ü定义机器人系统的软硬件功能；定义机器人系统的软硬件功能；•定义机器人规格结构；定义机器人规格结构；•由程序（由程序（Routine）和数据（）和数据（System data）组成；）组成；R由工业机器人的生产厂家定义，用户一般不可更改；由工业机器人的生产厂家定义，用户一般不可更改；ü在控制系统起动时自动加载；在控制系统起动时自动加载；R与用户编程无关与用户编程无关。

二、程序模块格式二、程序模块格式1. 组成组成v标题标题（（Header））ü程序的简要说明文本；程序的简要说明文本；ü可根据实际需要添加、无强制性要求；可根据实际需要添加、无强制性要求；ü以字符以字符“%%%”作为开始、结束标记作为开始、结束标记ü注释注释（（comment））ü为了方便程序阅读所附加的说明文本为了方便程序阅读所附加的说明文本；；v注释只能显示，而不具备任何其他功能注释只能显示，而不具备任何其他功能；；ü可根据要求自由添加或省略可根据要求自由添加或省略；；ü以符号以符号“！！”（指令（指令COMMENT的简写）作为起始标的简写）作为起始标记记；；ü以换行符结束以换行符结束v指令（指令（Instruction））ü系统的控制命令，用来定义系统需要执行的操作系统的控制命令，用来定义系统需要执行的操作 ☞☞ 如：如：PERS tooldata tMIG1 := …… 用来定义系统的工具数据用来定义系统的工具数据tMIG1；； MoveJ p1, v100, z30,…… 用来定义机器人运动等。

用来定义机器人运动等ü标识（标识（identifier））ü又称名称，它是应用程序构成元素的识别标记又称名称，它是应用程序构成元素的识别标记☞☞ 如：如：PERS tooldata tMIG1 := …，，tMIG1工具数据名；工具数据名； VAR speeddata vrapid := … ，，vrapid移动速度名移动速度名v32字字、、首字符必须为字母首字符必须为字母，，不能使用空格不能使用空格、、保留字保留字；；ü不可重复使用，不能不可重复使用，不能仅仅通过大小写区分通过大小写区分2. 格式格式ü主模块主模块 MODULE 模块名称（属性）模块名称（属性）；； // 模块声明（起始）模块声明（起始） 模块注释模块注释 程序数据定义程序数据定义 主程序主程序 子程序子程序 1 …… 子程序子程序 n ENDMODULE // 模块结束模块结束 三三、作业程序格式、作业程序格式1. 程序格式程序格式1.主程序主程序Main program PROC 主程序名称（参数表）主程序名称（参数表） // 程序声明程序声明 程序注释程序注释 一次性执行子程序一次性执行子程序 WHILE TRUE DO 循环子程序循环子程序 执行等待指令执行等待指令 ENDWHILE ERROR 错误处理程序错误处理程序 ENDIF ENDPROCR普通程序普通程序PROC（（Procedures）） PROC 程序名称（参数表）程序名称（参数表） // 程序声明程序声明 程序指令程序指令 …… ENDPROCv功能程序功能程序FUNC（（Functions）） FUNC 数据类型数据类型 功能名称（参数表）功能名称（参数表） // 程序声明程序声明 程序数据定义程序数据定义 程序指令程序指令 …… RETURN 返回数据返回数据 ENDFUNCR中断程序中断程序TRAP（（Trap routines）） // 程序声明程序声明 TRAP 程序名称（参数表）程序名称（参数表） 程序指令程序指令 …… END TRAP 2. 程序声明程序声明ü格式格式 ü使用范围使用范围R 限定调用该程序的模块，可为全局（限定调用该程序的模块，可为全局（GLOBAL）或局域）或局域（（LOCAL）；）；系统默认系统默认GLOBAL（（可省略）；可省略）；ü 局域程序只能由本模块调用，优先级高于全局程序；局域程序只能由本模块调用，优先级高于全局程序；ü 局域程序的结构、编程方法与全局程序并无区别。

局域程序的结构、编程方法与全局程序并无区别ü程序类型程序类型ü 可选择普通（可选择普通（PROC）、功能（）、功能（FUNC）和中断（）和中断（TRAP））ü程序名称程序名称ü 程序的识别标记，按程序的识别标记，按RAPID标识规定定义标识规定定义；；R 功能程序功能程序FUNC的名称前必须定义返回数据的类型的名称前必须定义返回数据的类型ü程序参数程序参数ü 用于参数化程序用于参数化程序，，在名称在名称后的后的括号内附加括号内附加（（见后述）见后述）；；ü 不使用参数的普通程序不使用参数的普通程序PROC需要保留括号；需要保留括号；ü 中断程序中断程序TRAP不能使用参数，名称后不能加括号；不能使用参数，名称后不能加括号；ü 功能程序功能程序FUNC必须必须使用使用参数 3. 程序参数程序参数R格式格式 ü 选择标记选择标记ü 无前缀无前缀：：必需参数必需参数；； 前缀前缀“\”：：可选参数可选参数；；ü 可选参数通常用于以函数命令可选参数通常用于以函数命令Present（当前值）作为判（当前值）作为判断条件的断条件的IF指令ü访问模式访问模式 参数转换方式参数转换方式：：IN（输入）、（输入）、INOUT（输入（输入/输出）输出）；；R IN参数参数ü系统默认系统默认、可省略、可省略 IN；；ü 需要指定初始值需要指定初始值；；ü 不能在不能在程序中改变参数值（程序中改变参数值（数值不变）数值不变）。

v INOUT参数R 必须加必须加 INOUT；；ü 需要指定初始值需要指定初始值；；ü 可以在程序中改变参数值（可以在程序中改变参数值（数值可变）数值可变）ü数据性质数据性质R定义使用方法及保存、赋值、更新要求定义使用方法及保存、赋值、更新要求（见（见后后述）述）；；ü可为可为VAR（程序变量）、（程序变量）、PERS（永久数据）（永久数据）；；üVAR（程序变量）为系统默认，无需标注程序变量）为系统默认，无需标注ü数据类型数据类型R用来规定参数的数据格式用来规定参数的数据格式，， 十进制数值十进制数值 num、逻辑状态、逻辑状态 bool等ü参数参数/数组名称数组名称ü参数识别标记，数组名称后需要加参数识别标记，数组名称后需要加“｛｛*｝｝”Ø排斥参数排斥参数ü用用“｜｜”分隔，只能选择其中之一；分隔，只能选择其中之一；ü通常用于以通常用于以Present作为作为判断条件的判断条件的IF指令4. 数据性质数据性质v常量常量CONST ü 具有恒定的值具有恒定的值，，程序执行完成程序执行完成可可继续保持继续保持；；ü 必须通过数据定义指令定义必须通过数据定义指令定义；；ü 通常在模块中定义通常在模块中定义；；☞☞ 定义示例定义示例赋值指令赋值指令：：CONST num a := 3；；表达式表达式：：CONST num index := a + 6；；数组数组（（1阶、阶、3元数组）：元数组）：CONST pos seq{3} := [[0, 0, 0], [0, 0, 500], [0, 0,1000]];☞☞ “:=”为赋值符，相当于等号为赋值符，相当于等号“=”。

v永久数据永久数据PERSü 可定义初始值，数值可利用程序改变可定义初始值，数值可利用程序改变、、结果能保存结果能保存；；ü 只能在模块中定义，主程序、子程序可使用、改变只能在模块中定义，主程序、子程序可使用、改变；；ü 可利用赋值指令、函数命令或表达式定义或修改；可利用赋值指令、函数命令或表达式定义或修改；ü 全局永久数据未定义初始值，系统将自动全局永久数据未定义初始值，系统将自动取取0（（空白空白））☞☞ 定义示例定义示例赋值指令赋值指令：：PERS num a := 3；；表达式表达式：：PERS num index := a + 6；；数组数组（（1阶、阶、3元数组）：元数组）：PERS pos seq{3} := [[0, 0, 0], [0, 0, 500], [0, 0,1000]];v永久数据永久数据PERSü 可定义初始值，数值可利用程序改变可定义初始值，数值可利用程序改变、、结果能保存结果能保存；；ü 只能在模块中定义，主程序、子程序可使用、改变只能在模块中定义，主程序、子程序可使用、改变；；ü 可利用赋值指令、函数命令或表达式定义或修改；可利用赋值指令、函数命令或表达式定义或修改；ü 全局永久数据未定义初始值，系统将自动全局永久数据未定义初始值，系统将自动取取0（（空白空白））。

☞☞ 定义示例定义示例赋值指令赋值指令：：PERS num a := 3；；表达式表达式：：PERS num index := a + 6；；数组数组（（1阶、阶、3元数组）：元数组）：PERS pos seq{3} := [[0, 0, 0], [0, 0, 500], [0, 0,1000]];v程序变量程序变量VARü 可可在在模块、程序模块、程序中中自由定义、自由使用自由定义、自由使用；；ü 数值只对指定的程序有效数值只对指定的程序有效；；ü 程序执行完成后，变量值将被自动清除程序执行完成后，变量值将被自动清除；；ü 可通过程序中的赋值指令、函数命令或表达式可通过程序中的赋值指令、函数命令或表达式定义定义或修改或修改☞☞ 定义示例定义示例赋值指令赋值指令：：VAR num counter ; // counter=0 VAR pos pStart := [100, 100, 50] ;表达式表达式：：VAR num index := a + b数组数组（（1阶、阶、3元数组）：元数组）：VAR pos seq{3} := [[0, 0, 0], [0, 0, 500], [0, 0,1000]]; 四四、普通程序执行与调用、普通程序执行与调用1. 一次性执行一次性执行ü 在主程序起始位置编制在主程序起始位置编制；；ü 以无条件调用指令调用以无条件调用指令调用；；ü 子程序无条件调用指令子程序无条件调用指令ProcCall可直接省略可直接省略；；ü 只需要在程序行编写子程序名称。

只需要在程序行编写子程序名称☞☞ 调用示例调用示例 rCheckHomePos ; //无条件调用子程序无条件调用子程序rCheckHomePos rWelding；； //无条件调用子程序无条件调用子程序rWelding2. 循环执行循环执行ü 一般通过条件循环指令一般通过条件循环指令“WHILE—DO”实现实现；；ü 循环条件可使用判别、比较式、逻辑状态；循环条件可使用判别、比较式、逻辑状态；ü 如果循环条件直接定义为如果循环条件直接定义为“TRUE”，将无限重复，将无限重复WHILE至至ENDWHILE间的指令间的指令☞☞ 调用示例调用示例 WHILE 循环条件循环条件 DO 子程序名称（子程序调用指令）子程序名称（子程序调用指令） …… 执执行等待指令行等待指令 ENDWHILE ENDPROC3. 重复调用重复调用ü 一一般通过指令般通过指令FOR实现实现，，重复次数重复次数由由计数器指定计数器指定；；ü 子程序调用指令（名称）编写在指令子程序调用指令（名称）编写在指令FOR至至ENDFOR之间之间；；ü 可附加可附加正（加）正（加）或或负负（减）（减）整数整数STEP，，执行执行FOR至至ENDFOR间间的指令，计数值的指令，计数值可可加一个加一个STEP；；ü 省略省略STEP时，时，默认默认“STEP = 1”。

☞☞ 调用示例调用示例 FOR 计数器计数器 FROM 起始值起始值 TO结束值结束值 [STEP增量增量 ] DO 子程序名称（子程序调用指令）子程序名称（子程序调用指令） …… ENDFOR4. IF条件调用条件调用ü IF—THEN指令指令：：子程序调用指令编写在子程序调用指令编写在IF与与ENDIF间，如满足间，如满足IF条件，条件，调用调用子程序；否则，子程序；否则，跳过跳过子程序子程序；； ☞☞ 调用示例调用示例 IF reg1＜＜5 THEN work1 ; // reg1＜＜5时执行子程序时执行子程序work1 ENDIF ü IF—THEN—ELSE指令指令：：IF条件满足条件满足，，执行执行IF与与ELSE间的子程间的子程序序、、跳过跳过ELSE与与ENDIF间的子程序；间的子程序；IF条件不满足，跳过条件不满足，跳过IF与与ELSE间的子程序、执行间的子程序、执行ELSE与与ENDIF间的子程序间的子程序 5. TEST条件调用条件调用ü TEST测试数据测试数据等于等于CASE测试值测试值（可多个），（可多个），执行执行随后随后的指令的指令；；ü CASE编程编程次数不受限制次数不受限制；；DEFAULT可使用或省略可使用或省略；； ☞☞ 调用示例调用示例 TEST 测试数据测试数据 CASE 测试值测试值1, 测试值测试值2, ……：：子程序名称（子程序调用指令）子程序名称（子程序调用指令） CASE测试值测试值n, 测试值测试值n+1, ……：：子程序名称（子程序调用指令子程序名称（子程序调用指令）） DEFAULT：： // 以上条件都不满足以上条件都不满足子程序名称（子程序调用指令子程序名称（子程序调用指令）） ENDTEST 项目三、任务项目三、任务 2一、程序数据定义指令一、程序数据定义指令v格式格式 Ø使用范围使用范围ü 分分全局全局GLOBAL、任务、任务TASK和局部和局部LOCAL三类。

三类ü GLOBAL可供所有任务、可供所有任务、模块模块和程序使用和程序使用、数值、数值唯一唯一；；GLOBAL是系统默认是系统默认，，无需在指令中声明无需在指令中声明；；ü TASK只供本任务使用只供本任务使用、、LOCAL只供本模块使用只供本模块使用；；ü 系统优先使用系统优先使用LOCAL，，可替代可替代同名的同名的GLOBAL、、TASKØ使用范围使用范围ü 可以是可以是CONST、、PERS、、VAR（（variable）和程序参数；）和程序参数；ü 程序参数用于参数化编程的程序程序参数用于参数化编程的程序Ø数据类型数据类型ü 用来规定程序数据的格式与用途；用来规定程序数据的格式与用途；☞☞ 例如：例如： num：：十进制数值十进制数值 bool：：二进制逻辑状态二进制逻辑状态 string：：字符串文本字符串文本 robtarget：：机器人机器人TCP位置位置ü 可通过等同指令可通过等同指令ALIAS，对数据类型增加一个别名对数据类型增加一个别名Ø数据名称数据名称/个数个数ü 数据名称是程序数据的识别标记，不应重复定义；数据名称是程序数据的识别标记，不应重复定义；ü 数组数据的名称后需要后缀数组数据的名称后需要后缀 “{数据元数数据元数}”，标明个数。

标明个数Ø数据初始值数据初始值ü 必须符合程序数据的格式要求；必须符合程序数据的格式要求；ü 可为数值，也可以为表达式的运算结果；可为数值，也可以为表达式的运算结果；ü 未定义时，自动取系统默认值未定义时，自动取系统默认值“0”或或“空白空白”等☞☞ 注意：注意：ü 类型相同的数据可直接使用表达式，结果为同类数据；类型相同的数据可直接使用表达式，结果为同类数据；ü 不同类型的数据原则上不能直接运算不同类型的数据原则上不能直接运算二、基本型数据定义二、基本型数据定义v基本说明基本说明 ü 基本型（基本型（atomic）数据在）数据在ABB机器人说明书中译为机器人说明书中译为“原原子型数据子型数据”；；ü 通常由数字、字符等基本元素构成通常由数字、字符等基本元素构成；；ü 一般只能整体使用，而不一般只能整体使用，而不能能进行分解进行分解ü 主要有数值（主要有数值（num））、、双精度数值（双精度数值（dnum）、字节）、字节（（byte）、逻辑状态（）、逻辑状态（bool）、字符串）、字符串（（string或或stringdig））4类Ø数值型数据数值型数据ü 用数值表示，分为用数值表示，分为num、、dnum2类类;ü num、、dnum可为整数、小数、指数；也可为二进制可为整数、小数、指数；也可为二进制（（bin）、）、8进制（进制（oct）或）或16进制（进制（hex）；）；ü 十进制的表示方法十进制的表示方法 num：：32位二进制，数值位二进制，数值23位、指数位、指数8位、符号位、符号1位；位； 数值范围数值范围-223 ~（（223-1）；）； dnum：：64位二进制，数值位二进制，数值52位、指数位、指数11位、符号位、符号1位；位； 数值范围数值范围-252 ~ （（252-1）。

ü 在在num数值范围内，数值范围内，num/dnum可自动转换，并进行运算可自动转换，并进行运算ü 通过运算得到的通过运算得到的num、、dnum数据不能用于数据不能用于“等于等于”、、“不不等于等于”比较运算比较运算Ø字节、逻辑状态型数据字节、逻辑状态型数据ü 字节型数据字节型数据byte只能是只能是8位二进制正整数，数值范围位二进制正整数，数值范围0~255；；ü 字节型数据主要用来表示开关量输入字节型数据主要用来表示开关量输入/输出组信号的状态输出组信号的状态ü 逻辑状态型数据逻辑状态型数据bool数据只能是逻辑状态；数据只能是逻辑状态；ü 逻辑状态逻辑状态0、、1通常以字符通常以字符“FALSE”、、“TRUE”表示Ø字符串型数据字符串型数据ü 称称string数据，由字母、数字、符号组成，数据，由字母、数字、符号组成，80字符以下字符以下ü 在在RAPID程序中需要用双引号（＂）标记；程序中需要用双引号（＂）标记；ü 数据本身的双引号＂、反斜杠数据本身的双引号＂、反斜杠\，需要连续书写，需要连续书写2个；个；ü 由纯数字由纯数字0~9组成的特殊字符串称组成的特殊字符串称stringdig，可用来表示正，可用来表示正整数，数值范围整数，数值范围0~232；；ü stringdig数据可直接进行算术运算和比较处理。

数据可直接进行算术运算和比较处理三、复合型数据与数组定义三、复合型数据与数组定义v复合型数据复合型数据 ü 复合型数据复合型数据recode由由多个数据多个数据（（构成元构成元））按规定格式复按规定格式复合而成合而成；；ü 在在ABB机器人说明书中有时译为机器人说明书中有时译为“记录型记录型”数据数据；；ü 构成元可构成元可为为基本型数据，也可基本型数据，也可为为其他复合型数据其他复合型数据；；ü 复合型数据复合型数据可整体使用，也可只用一部分，或部分数据可整体使用，也可只用一部分，或部分数据中中的某一项；的某一项；ü 复合型数据复合型数据及及构成元均可用表达式、函数命令构成元均可用表达式、函数命令；；ü 构成元、数据项可用构成元、数据项可用“数据名．构成元名数据名．构成元名”、、“数据名．数据名．构成元名．数据项名构成元名．数据项名”的形式引用的形式引用v数组数组 ü 类型相同的多个数据可用数组一次性定义；类型相同的多个数据可用数组一次性定义；ü 多个数组还可用复合数组（多价数组）定义多个数组还可用复合数组（多价数组）定义；；ü 复合数组所包含的数组数称为价数或维数；每一数组所包复合数组所包含的数组数称为价数或维数；每一数组所包含的数据数，称为数据元数含的数据数，称为数据元数；；ü 以数组形式定义的数据，其名称相同以数组形式定义的数据，其名称相同；；ü 1价（价（1维）数组需要在名称后加维）数组需要在名称后加“｛元数｝｛元数｝”；引用时，；引用时，需要在名称后加需要在名称后加“｛元序号｝｛元序号｝”；；ü 对于多价（多维）数组需要在名称后加对于多价（多维）数组需要在名称后加“｛价数，元数｝｛价数，元数｝”，，引用时需要在名称后加引用时需要在名称后加“｛阶序号，元序号｝｛阶序号，元序号｝”。

四、表达式与运算四、表达式与运算v表达式表达式 ü 用来计算程序数据数值、逻辑状态的运算式或比较式用来计算程序数据数值、逻辑状态的运算式或比较式；；ü 表达式可用于程序数据赋值、表达式可用于程序数据赋值、定义定义IF条件等条件等；；ü 运算数可以是程序数据运算数可以是程序数据或或CONST、、PERS、、VAR；；ü 运算数需要用运算符连接；简单四则运算和比较操作可使运算数需要用运算符连接；简单四则运算和比较操作可使用基本运算符，复杂运算需要用函数命令或功能程序用基本运算符，复杂运算需要用函数命令或功能程序☞☞ 参见参见P119、、表表3.2-1v运算指令运算指令 ☞☞ 参见参见P121、、表表3.2-3，，P122、、表表3.2-4v函数命令函数命令 ☞☞ 参见参见P120、、表表3.2-2项目三、任务项目三、任务 3一、机器人基准与轴组一、机器人基准与轴组1. 运动轴与运动单元运动轴与运动单元v运动轴运动轴ü伺服电机驱动、控制机器人或工件运动的坐标轴；伺服电机驱动、控制机器人或工件运动的坐标轴；ü以关节回转为主；又称关节轴、运动轴；以关节回转为主；又称关节轴、运动轴；ü机器人运动轴众多，需要进行分组控制。

机器人运动轴众多，需要进行分组控制v运动单元运动单元ü根据机械组件的功能、用途，对伺服轴进行的分组；根据机械组件的功能、用途，对伺服轴进行的分组；üABB：：机器人关节轴称机器人关节轴称机器人单元机器人单元，机器人整体移动轴称，机器人整体移动轴称基基座单元座单元，工件运动轴称，工件运动轴称工装单元工装单元；；ü基座轴、工装轴统称基座轴、工装轴统称外部轴外部轴；；ü系统越复杂、轴组越多，单机器人只有系统越复杂、轴组越多，单机器人只有1个机器人单元个机器人单元单元单元1：机器人：机器人1单元单元2：机器人：机器人2单元单元3：机器人：机器人1基座基座单元单元4：工装：工装☞☞ 见见P131、图、图3.3-42. 机器人基准点机器人基准点 ☞☞ 机器人的基准点有机器人的基准点有工具控制点（工具控制点（TCP）、工具参）、工具参考点（考点（TRP）、手腕中心点（）、手腕中心点（WCP））3个vTCPü工具控制点（工具控制点（Tool Control Point）的英文简称，）的英文简称，又称工具中心点（又称工具中心点（Tool Center Point）；）；ü是机器人末端执行器（工具）的实际作业点和机器是机器人末端执行器（工具）的实际作业点和机器人运动控制的目标点；人运动控制的目标点；ü机器人手动操作、编程位置、插补运动轨迹都是针机器人手动操作、编程位置、插补运动轨迹都是针对对TCP点而言；点而言；üTCP点的位置与作业工具的形状、安装方式等密切点的位置与作业工具的形状、安装方式等密切相关。

相关 ☞☞ 弧焊机器人弧焊机器人TCP：焊枪枪尖；：焊枪枪尖； 点焊机器人点焊机器人TCP：焊钳固定电极的端点焊钳固定电极的端点vTRPü机器人工具参考点（机器人工具参考点（Tool Reference Point）的英）的英文简称文简称;ü是机器人工具安装的基准点，通常为机器人手腕上是机器人工具安装的基准点，通常为机器人手腕上的工具安装法兰中心点；的工具安装法兰中心点；ü是确定是确定TCP、定义工具质量和重心的基准位置、定义工具质量和重心的基准位置和工和工具坐标系原点；具坐标系原点；ü不安装工具或未定义工具坐标系，系统默认的不安装工具或未定义工具坐标系，系统默认的TCP位置就是位置就是TRPTRPvWCPü是机器人手腕中心点（是机器人手腕中心点（Wrist Center Point）的英）的英文简称；文简称；ü是确定机器人姿态、判别奇点（是确定机器人姿态、判别奇点（Singularity）的）的基准位置；基准位置；ü垂直串联机器人的垂直串联机器人的WCP点一般为手腕摆动轴点一般为手腕摆动轴j5、、手回转轴手回转轴j6的回转中心线交点的回转中心线交点。

WCP3.3.垂直串联机器人基准线垂直串联机器人基准线☞☞ 垂直串联机器人有垂直串联机器人有回转中心线、下臂中心线、上臂中回转中心线、下臂中心线、上臂中心线、手回转中心线心线、手回转中心线 v作用：作用：定义机器人坐标系、判别机器人定义机器人坐标系、判别机器人奇点奇点 ☞☞ 奇点（奇点（Singularity）） ：：机器人运动状态和速度不可机器人运动状态和速度不可预测的点，奇点不能用正常的方法控制预测的点，奇点不能用正常的方法控制R机器人机器人回转中心线：回转中心线：通过腰回转轴通过腰回转轴J1（（S）回转中心、）回转中心、且与安装底平面垂直的直线且与安装底平面垂直的直线R下臂中心线：下臂中心线：机器人下臂上，与下臂摆动轴机器人下臂上，与下臂摆动轴j2中心线和中心线和上臂摆动轴上臂摆动轴j3摆动中心线垂直相交的直线摆动中心线垂直相交的直线 R上臂中心线：上臂中心线：机器人上臂上，通过手腕回转轴机器人上臂上，通过手腕回转轴j4回转中回转中心，且与手腕摆动轴摆动中心线垂直相交的直线心，且与手腕摆动轴摆动中心线垂直相交的直线 R手回转中心线：手回转中心线：通过手回转轴通过手回转轴J6（（T）回转中心，且与）回转中心，且与手腕工具安装法兰面垂直的直线。

手腕工具安装法兰面垂直的直线二、二、 机器人本体坐标系机器人本体坐标系☞☞ 基座坐标系、关节坐标系基座坐标系、关节坐标系是所有机器人必备的基是所有机器人必备的基本坐标系本坐标系v基座坐标系基座坐标系（（Base coordinates ））ü以机器人安装以机器人安装基座为基准基座为基准的虚拟笛卡尔的虚拟笛卡尔直角坐标系直角坐标系，，用来描述机器人相对于基座的运动；用来描述机器人相对于基座的运动；ü又称又称机器人坐标系、全局坐标系机器人坐标系、全局坐标系；；ü以机器人回转中心线为以机器人回转中心线为Z轴轴、以机器人基座安装底面、以机器人基座安装底面为为XY平面平面的虚拟笛卡尔直角坐标系；的虚拟笛卡尔直角坐标系；ü垂直安装底面向上方向为垂直安装底面向上方向为+Z向向，垂直基座前侧面向，垂直基座前侧面向外的方向为外的方向为+X向向，，Y轴用右手定则进行确定轴用右手定则进行确定v关节坐标系关节坐标系（（Joint coordinates））ü用来表示用来表示关节位置关节位置（相对于零位的绝对回转角度）的（相对于零位的绝对回转角度）的坐标系；坐标系；ü每一轴独立定义，坐标轴方向、零点位置由机器人生每一轴独立定义，坐标轴方向、零点位置由机器人生产厂家规定（产厂家规定（见下见下）；）；ü是系统进行实际控制的基准坐标系，机器人工作范围是系统进行实际控制的基准坐标系，机器人工作范围就是关节坐标系的运动范围；就是关节坐标系的运动范围；☞☞ 关节坐标原点及方向关节坐标原点及方向（（ ★★ 基准：基座坐标系基准：基座坐标系 ））：：R腰回转轴腰回转轴J1（（S）；以）；以+Z轴为基准、右手定则确定方轴为基准、右手定则确定方向；上臂中心线平行向；上臂中心线平行+XZ平面的位置为平面的位置为0°。

R下臂摆动轴下臂摆动轴J2（（L）；）；J1=0°时，以时，以+Y为基准、右手为基准、右手定则确定方向，下臂中心线与定则确定方向，下臂中心线与+Z轴平行位置为轴平行位置为0°R 上臂摆动轴上臂摆动轴J3（（U）；）；J1、、J2均均0°时，以时，以-Y轴为基准、轴为基准、用右手定则确定方向，上臂中心线与用右手定则确定方向，上臂中心线与+X轴平行的位置，轴平行的位置，为为0°R 腕回转轴腕回转轴J4（（R）；）；J1~J3均为均为0°时，以时，以-X轴为基准、轴为基准、用右手定则确定方向，手回转中心线与用右手定则确定方向，手回转中心线与+Z轴平行的位置轴平行的位置为为0°R 腕弯曲轴腕弯曲轴J5（（B）；）；J1~J4均为均为0°时，以时，以-Y轴为基准、轴为基准、用右手定则确定方向，手回转中心线与用右手定则确定方向，手回转中心线与-X轴平行的位置轴平行的位置为为0°R 手回转轴手回转轴J6（（T）；）；J1~J5 均为均为0°时，以时，以-X轴为基准、轴为基准、用右手定则确定方向；用右手定则确定方向；J6轴通常可无限回转，零点位置轴通常可无限回转，零点位置由工具安装法兰上的定位基准确定。

由工具安装法兰上的定位基准确定右手定则右手定则回转轴回转轴直线轴直线轴☞☞ 基座坐标系基座坐标系&关节坐标系关节坐标系4. 其他坐标系其他坐标系☞☞ 工具工具(作业必需作业必需) ;工件工件/大地大地/用户坐标系用户坐标系(选择选择)v工件坐标系工件坐标系（（Object coordinates））ü以以工件为基准、工件为基准、用来描述机器人相对于工件运动的笛卡用来描述机器人相对于工件运动的笛卡尔直角坐标系；尔直角坐标系；ü进行多工件、相同作业时，对不同工件的作业，只需要进行多工件、相同作业时，对不同工件的作业，只需要改变工件坐标系、无需改变程序改变工件坐标系、无需改变程序v工具坐标系工具坐标系（（Tool coordinates））ü以以手腕基准坐标系手腕基准坐标系为基准、用来描述机器人为基准、用来描述机器人工具姿态工具姿态（（ TCP位置和方向位置和方向）的坐标系；无工具时，工具坐标系和）的坐标系；无工具时，工具坐标系和手腕基准坐标系重合；手腕基准坐标系重合；ü机器人用不同工具进行相同作业时，对不同工具，只需机器人用不同工具进行相同作业时，对不同工具，只需要改变工具坐标系、无需改变程序。

要改变工具坐标系、无需改变程序 ☞☞ 手腕基准坐标系手腕基准坐标系 原点：原点：手腕工具安装基准点（手腕工具安装基准点（TRP）；）；v大地坐标系大地坐标系（（World coordinates））ü又称又称世界坐标系世界坐标系以以大地大地为基准、用来描述机器人为基准、用来描述机器人基基座座相对于地面相对于地面运动运动的笛卡尔直角坐标系；的笛卡尔直角坐标系；ü无基座轴（机器人变位器）的机器人系统，大地坐标无基座轴（机器人变位器）的机器人系统，大地坐标系与系与基座坐标系基座坐标系重合重合v用户坐标系用户坐标系（（User coordinates））ü以工装零位为基准、用来描述机器人以工装零位为基准、用来描述机器人相对于相对于工装运动工装运动（工件变位器运动）的笛卡尔（工件变位器运动）的笛卡尔直角坐标系直角坐标系 ；；ü无工装轴组（工件变位器）的机器人系统，用户坐标无工装轴组（工件变位器）的机器人系统，用户坐标系与系与基座坐标系基座坐标系重合 方向：方向： J5=0°时，基座坐标系时，基座坐标系+X向、向、 +Z向分别为手腕向分别为手腕基准坐标系的基准坐标系的+Z向、向、+X向（向（注意轴交换！注意轴交换！））三、机器人与工具姿态三、机器人与工具姿态1. 机器人位置的指定机器人位置的指定v关节位置关节位置ü直接以关节坐标系位置直接以关节坐标系位置描述，称为描述，称为关节位置关节位置；；ü由于关节位置以电机相对零位所转过的由于关节位置以电机相对零位所转过的脉冲数脉冲数表示，表示，故又称故又称脉冲位置脉冲位置；； ☞☞ 机器人关节位置是准确的、唯一的位置。

机器人关节位置是准确的、唯一的位置vXYZ位置位置ü以基座、工件、工具等虚拟以基座、工件、工具等虚拟笛卡尔直角坐标系的笛卡尔直角坐标系的X/Y/Z坐标值描述的位置；坐标值描述的位置；ü可通过多种关节位置合成可通过多种关节位置合成，必须同时规定机器人与，必须同时规定机器人与工具的姿态工具的姿态例如：对于例如：对于P1点定位：点定位：机身向前机身向前下臂向上、下臂向上、上臂前伸、上臂前伸、手向下俯手向下俯机身向前机身向前下臂前伸、下臂前伸、上臂上仰、上臂上仰、手向下俯手向下俯机身向后机身向后下臂后倾、下臂后倾、上臂上仰、上臂上仰、手向上仰手向上仰2. 机器人姿态机器人姿态（（Robot configuration））v姿态与定义姿态与定义ü用来描述机器人关节轴的状态，用来描述机器人关节轴的状态，又称机器人又称机器人形态形态或机器或机器人人配置配置；；ü不同公司产品的定义方法不统一；不同公司产品的定义方法不统一；ü安川机器人用机身前安川机器人用机身前/后、正肘后、正肘/反肘、手腕俯反肘、手腕俯/仰，以仰，以及及J1/J4/J6（（S/R/T）轴角度进行定义轴角度进行定义v机身状态（机身状态（前前/后后））ü判别依据：判别依据：、、手腕中心点手腕中心点（（WCP ））在基准面的位置在基准面的位置（与（与J1轴位置有关轴位置有关））；；ü基准面：基准面：基座坐标系基座坐标系YZ平面平面。

☞☞ 机身前后（机身前后（P135、图、图3.3-7））J1＜＜180°J1≥≥180°前前前前后后后后J1＜＜180°：：WCP位于基准面前侧为位于基准面前侧为“前前”；；J1≥≥180°：：WCP位于基准面后侧为位于基准面后侧为“前前” ；；臂奇点：臂奇点：WCP位于基准平面为位于基准平面为臂奇点臂奇点v正肘正肘/反肘反肘ü用来描述机器人用来描述机器人上上/下臂下臂J2/J3（（L/U））轴轴状态状态；；ü基准：基准：过过WCP点、与点、与J2轴回转中心线垂直相交的直线轴回转中心线垂直相交的直线 ；；ü下臂中心线与基准线夹角下臂中心线与基准线夹角α＞＞0°为为正肘正肘、、α＜＜0°为为反肘反肘；； α= 0°为为肘奇点肘奇点 （（J2/J3/J5回转中心线在同一平面回转中心线在同一平面））α＞＞0°α＜＜0°正肘正肘反肘反肘v手腕俯手腕俯/仰仰ü用来描述腕摆动用来描述腕摆动J5（（B）轴状态；）轴状态；ü基准线：基准线：上臂中心线上臂中心线；；ü手回转手回转中心线与基准线夹角中心线与基准线夹角β＞＞0°为为仰仰，， β＜＜0为为俯俯，，β=0°为为腕奇点（腕奇点（J4和和J6中心线重合）中心线重合）。

β＞＞0°β＜＜0°仰仰俯俯vJ1/J4/J6（（S/R/T）区间）区间ü用来限定用来限定奇点运动、避免失控奇点运动、避免失控，，ABB用用象限代号象限代号定义ü臂奇点：臂奇点：J1/ J4 （（S/R）失控 肘奇点：肘奇点： J4（（R）失控）失控 腕奇点：腕奇点：J4/ J6 （（R/T）失控臂奇点臂奇点肘奇点肘奇点腕奇点腕奇点3. 工具姿态工具姿态（（Tool configuration））v姿态与定义姿态与定义ü工具姿态用来规定作业工具的工具姿态用来规定作业工具的TCP位置位置和和方向方向；；ü一般通过设定一般通过设定工具坐标系工具坐标系定义定义；；ü工具工具方向方向有多种描述方法；安川、有多种描述方法；安川、FANUC用坐标用坐标旋转旋转角度角度描述，描述， ABB用用四元数四元数描述TCPTCPv工具坐标系的设定工具坐标系的设定ü基准：手腕基准坐标系；基准：手腕基准坐标系；üTCP位置：位置：TCP点在手腕基准坐标系的点在手腕基准坐标系的X/Y/Z值；值；ü工具工具方向方向：工具坐标系绕手腕基准坐标系：工具坐标系绕手腕基准坐标系X/Y/Z回转的回转的角度角度/Rx/Ry/Rz。

Rx =180Ry =90、、Rz =180项目三、任务项目三、任务 4一、机器人定位位置一、机器人定位位置1. 移动要素移动要素v定位位置定位位置ü移动指令的目标位置，移动指令的目标位置，又称程序点、示教点；又称程序点、示教点；ü可以直接在程序中给定，也可以通过示教操作设定；可以直接在程序中给定，也可以通过示教操作设定；ü可以是机器人、外部轴关节坐标系的绝对位置；也可可以是机器人、外部轴关节坐标系的绝对位置；也可是机器人是机器人TCP点在笛卡尔直角坐标系上的点在笛卡尔直角坐标系上的XYZ值；值；ü以笛卡尔直角坐标系以笛卡尔直角坐标系XYZ方式定义的目标位置，需要方式定义的目标位置，需要同时规定机器人的姿态同时规定机器人的姿态v到位区间到位区间ü又称定位等级（又称定位等级（Positioning Level）、定位类型）、定位类型（（Continuous termination）、定位允差等）、定位允差等;ü是控制系统用来判断机器人是否到达目标位置的依据是控制系统用来判断机器人是否到达目标位置的依据; ☞☞ 如机器人如机器人TCP已到达目标位置的到位区间范围，控已到达目标位置的到位区间范围，控制系统便认为当前的移动指令已经执行完成、执行下制系统便认为当前的移动指令已经执行完成、执行下一程序指令。

一程序指令  注意！！注意！！ ☞☞ 闭环位置控制系统（伺服驱动系统）的到位区间闭环位置控制系统（伺服驱动系统）的到位区间并并不是不是运动轴最终的定位误差，运动轴到达到位区间后，运动轴最终的定位误差，运动轴到达到位区间后，伺服系统仍伺服系统仍能够通过闭环自动调节功能，进一步消除能够通过闭环自动调节功能，进一步消除误差、直至达到系统可能的最小值误差、直至达到系统可能的最小值v移动轨迹移动轨迹ü就是机器人就是机器人TCP点在点在3维空间的运动路线维空间的运动路线；；ü需要通过移动指令规定需要通过移动指令规定，，项目四学习项目四学习 ☞☞ MoveAbsJ：：绝对位置定位绝对位置定位 MoveJ：：关节插关节插补补 MoveL：直线：直线插补插补 MoveC：：圆弧插补等圆弧插补等 v移动速度移动速度ü定义机器人、外部轴的运动速度定义机器人、外部轴的运动速度；；ü关节坐标系的绝对定位直接指定关节回转或直线移动关节坐标系的绝对定位直接指定关节回转或直线移动速度；速度；ü关节、直线、圆弧插补指定机器人关节、直线、圆弧插补指定机器人TCP点在笛卡尔直点在笛卡尔直角坐标系的移动速度角坐标系的移动速度（（合成速度合成速度））。

2. 关节位置关节位置ü以各关节轴自身的计数零位（原点）为基准，直接用以各关节轴自身的计数零位（原点）为基准，直接用回转角度或直线位置描述的关节轴、外部轴绝对位置；回转角度或直线位置描述的关节轴、外部轴绝对位置；ü关节位置是机器人绝对定位的目标位置，无需考虑机关节位置是机器人绝对定位的目标位置，无需考虑机器人、工具姿态器人、工具姿态 ☞☞ 关节位置：关节位置：j1j1~j4、、j6=0°；；j5=30°；；e1=682mm，，e2=45°°v关节位置数据jointtarget定义robax：：机器人本体关节轴绝对位置；机器人本体关节轴绝对位置；extax：：外部轴（基座、工装轴）绝对位置，未使外部轴（基座、工装轴）绝对位置，未使用的外部轴位置定义为用的外部轴位置定义为“9E9” ☞☞ 格式格式&示例示例VAR jointtarget p0 ; // 仅仅程序点程序点（取初始值（取初始值0））；；p0 := [ [0,0,0,0,0,0] , [ 0,0,9E9,9E9,9E9,9E9] ] ; // 完整完整p0.robax := [0, 45, 30, 0, -30, 0]；； // 仅仅本体本体p0.extax := [-500, -180, 9E9,9E9,9E9,9E9]；； // 仅仅外部轴外部轴 2. TCP位置位置ü利用虚拟笛卡尔直角坐标系定义的机器人利用虚拟笛卡尔直角坐标系定义的机器人TCP位置；位置；ü是关节、直线、圆弧插补的移动目标位置；是关节、直线、圆弧插补的移动目标位置；ü与所选择的坐标系有关。

与所选择的坐标系有关 ☞☞ P1的的TCP位置：位置：Ø基座基座坐标系坐标系：：（（800, 0, 1000））；；Ø大地大地坐标系坐标系：：（（600, 682, 1200））；；Ø工件工件坐标系坐标系：：（（300, 200, 500））P1vTCP位置数据位置数据robtarget定义定义trans：：TCP在指定坐标系上的（在指定坐标系上的（x，，y，，z）值rot：：用四元数法表示的用四元数法表示的工具姿态；工具姿态；robconf：：机器人姿态机器人姿态[ cf1，，cf4，，cf6，，cfx ]，，cf1/cf4/cf6为为j1/j4/j6轴区间号轴区间号(见图3.4-7), cfx机机器人姿态号器人姿态号0~7(见任务1、练习2);extax：：外部轴外部轴e1~e6绝对位置绝对位置,同关节位置同关节位置 ☞☞ 格式格式&示例示例VAR robtarget p1 ; // 仅仅定义程序点，初始值定义程序点，初始值0p1 := [ [0,0,0] , [1,0,0,0] , [0,1,0,0] , [0,0,9E9,9E9,9E9,9E9] ] ; // 完整完整p1.pos := [50, 100, 200]；； // 仅仅定义定义XYZp1.pos.z := 200；； // 仅定义仅定义Z值值二、机器人到位区间二、机器人到位区间v作用作用ü是系统结束当前指令、启动下一指令的条件，不是机是系统结束当前指令、启动下一指令的条件，不是机器人器人TCP的实际定位误差；的实际定位误差；ü连续移动转换点，系统一方面闭环调节上一指令误差；连续移动转换点，系统一方面闭环调节上一指令误差；同时开始下一移动，将产生圆拐角；同时开始下一移动，将产生圆拐角；ü到位区间越大，到位区间越大，移动指令的执行时间就越短，运动连移动指令的执行时间就越短，运动连续性就越好；续性就越好；ü到位区间大，到位区间大，TCP的运动轨迹偏离指令目标点就越远、的运动轨迹偏离指令目标点就越远、轨迹精度也就越低轨迹精度也就越低。

v编程编程üABB机器人称到位区间（机器人称到位区间（zone）；）；ü系统预定义到位区间为系统预定义到位区间为z0 ~ z200，，z0为准确定位、为准确定位、z200为半径为半径200mm的范围；的范围；ü也通过程序数据也通过程序数据zonedata，直接在程序中定义直接在程序中定义v准确定位准确定位ü添加一个大于添加一个大于100ms的程序暂停动作；的程序暂停动作；ü利用到位区间利用到位区间fine自动实现的机器人准确定位；自动实现的机器人准确定位；ü到位检测还可进一步增加移动速度、停顿时间、拐角到位检测还可进一步增加移动速度、停顿时间、拐角半径等更多的判断条件半径等更多的判断条件v到位区间数据到位区间数据zonedata定义finep：：定位方式，定位方式，TRUE为暂停、为暂停、FALSE为连续；为连续；pzone_tcp：：TCP到位区间，单位到位区间，单位mm；；pzone_ori：：工具姿态到位区间，工具姿态到位区间，≥pzone_tcp；；pzone_eax：：外部轴到位区间，外部轴到位区间，≥pzone_tcp；；zone_ori：：工具定向到位区间，单位工具定向到位区间，单位deg；；zone_leax：：外部直线轴到位区间，单位外部直线轴到位区间，单位mm；；zone_reax：：外部回转轴到位区间，单位外部回转轴到位区间，单位deg。

 ☞☞ 格式格式&示例示例VAR zonedata path1 ; // 定义到位区间定义到位区间、、初始值初始值0path1 := [ FALSE,25,35,40,10,35,5 ] ; // 完整完整Path1. pzone_tcp :=30 ; // 仅仅定义定义TCP区间区间Path1. pzone_ori :=40 ; // 仅仅定义工具姿态区间定义工具姿态区间 ☞☞ 系统预定义系统预定义z0：：准确定位（准确定位（fine））；；z1/5/10/15/20/30/40/50/60/ 80/100/150/200：：pzone_tcp = 1/5/10/15/20/30/40/50/60/80/100/150/200；；pzone_ori/pzone_eax/zone_leax/zone_ori/zone_reax = 1.5×（（pzone_tcp））。

☞☞ 需要时可增加需要时可增加到位检测条件添加项到位检测条件添加项\Inpos三、机器人移动速度三、机器人移动速度v关节速度关节速度ü用于机器人手动、关节绝对定位；用于机器人手动、关节绝对定位；ü通常，回转通常，回转/摆动轴单位摆动轴单位°/s；直线轴单位；直线轴单位mm/s；；ü最大速度不允许超过，最大速度不允许超过，TCP、工具定向速度受此限制工具定向速度受此限制ü通常以最大速度倍率（百分率）的形式定义；通常以最大速度倍率（百分率）的形式定义；ü不能用于机器人不能用于机器人TCP点运动速度的定义；点运动速度的定义；ü手动操作、关节绝对定位时，手动操作、关节绝对定位时，TCP线速度为各关节轴线速度为各关节轴运动的合成运动的合成vTCP速度速度ü关节、直线、圆弧插补时的关节、直线、圆弧插补时的机器人机器人TCP线速度；线速度；ü所有参与插补的运动合成速度，基本单位所有参与插补的运动合成速度，基本单位mm/s；；ü可用速度值、移动时间的形式定义；可用速度值、移动时间的形式定义；ü关节轴的实际关节速度需要通过关节轴的实际关节速度需要通过TCP速度的逆向求解速度的逆向求解得到，但不能超过关节轴的最大速度，否则，控制系得到，但不能超过关节轴的最大速度，否则，控制系统将自动限制统将自动限制TCP速度。

速度v工具定向速度工具定向速度ü工具定向是工具定向是TCP点不点不变的工具方向调整运变的工具方向调整运动；动；ü通过通过TRP绕绕TCP的回的回转运动实现，单位转运动实现，单位°/s；；ü关节轴回转速度最大关节轴回转速度最大速度；速度；ü可采用速度值或移动可采用速度值或移动时间定义时间定义v速度数据速度数据speeddata定义格式：格式：[ v_tcp，，v_ori，，v_leax，，v_reax]v_tcp：：TCP速度定义，单位速度定义，单位mm/s；；v_ori：：工具定向速度定义，单位工具定向速度定义，单位°/s；；v_leax：：外部直线轴移动速度定义，单位外部直线轴移动速度定义，单位mm/s；；v_reax：：外部回转轴回转速度定义，单位外部回转轴回转速度定义，单位°/s ☞☞ 格式格式&示例示例VAR speeddata v_work ; // 定义速度，初始值定义速度，初始值0 v_work := [500,30,250,15] ; // 完整完整v_ work. v_tcp :=200 ; // 仅仅定义定义v_tcp v_ work. v_ori :=12 ; // 仅仅定义定义v_ori ☞☞ 系统预定义系统预定义TCP速度速度（（mm/s））：：v5/10/20/30/40/50/60/80/100/150/200/300/400/500/600/800/1000/1500/2000/2500 /3000/4000/5000/6000/7000。

v_ori：：500°/s；；v_reax：：1000°/s；；v_leax：：5000mm/s回转速度回转速度（（°/s））：：vrot1/2/5/10/20/50/100；；v_tcp、、v_leax：：0直线运动速度直线运动速度（（mm/s））：：vlin10/20/50/100/200/ 500/1000v_tcp、、v_ori、、v_reax：：0一、移动指令格式一、移动指令格式v指令指令 ☞☞ 见见P164、表、表4.1-1MoveAbsJ：：机器人机器人绝对定位绝对定位（关节位置）；（关节位置）；MoveExtJ：：外部轴外部轴绝对定位绝对定位（关节位置）；（关节位置）；MoveJ：：关节插补关节插补（（TCP位置）；位置）；MoveL：：直线直线插补插补（（TCP位置）；位置）；MoveC：：圆弧圆弧插补插补（（TCP位置）项目四、任务项目四、任务 1v程序数据程序数据Ø目标位置目标位置üToJointPoint：：关节位置，数据类型关节位置，数据类型jointtarget；；üToPoint：：TCP位置，数据类型位置，数据类型robtarget，可通过，可通过工具偏移工具偏移RelTool、程序偏移、程序偏移Offs等函数命令指定；等函数命令指定；ü * ：：通过手动通过手动示教操作指定目标位置。

示教操作指定目标位置Ø移动速度移动速度ü数据类型为数据类型为speeddata；；ü可使用系统预定义的速度可使用系统预定义的速度v*、、vrot*、、vlin*；；ü可通过添加项可通过添加项\V或或\T直接设定直接设定Ø到位区间到位区间ü数据类型为数据类型为zonedata；；ü可为系统预定义的区间可为系统预定义的区间z*、、fine；；ü可通过数据添加项可通过数据添加项 \Z、、\Inpos，直接指定到位允差、，直接指定到位允差、到位检测条件到位检测条件Ø作业工具作业工具ü数据类型为数据类型为tooldata；；ü用来确定用来确定TCP位置、工具方向、负载特性等；位置、工具方向、负载特性等；ü未安装工具时，选择系统预定义数据未安装工具时，选择系统预定义数据Tool0；；ü可通过添加项可通过添加项\WObj、、\TLoad、、\Corr；；ü工具固定、机器人移动工件时必须加工具固定、机器人移动工件时必须加\WObjv添加项添加项ü\Conc：：连续执行，机器人连续执行，机器人移动移动的同时，启动并执行的同时，启动并执行后续的非移动指令后续的非移动指令ü\V或或\T：：\V直接定义直接定义TCP速度；速度；\T可定义运动时间，可定义运动时间，间接指定移动速度。

间接指定移动速度ü\Z、、\Inpos：：直接定义到位区间、到位检测条件直接定义到位区间、到位检测条件ü\Wobj：：选择工件坐标系、用户坐标系等工件数据；选择工件坐标系、用户坐标系等工件数据；工具固定、机器人移动工件时必须加工具固定、机器人移动工件时必须加ü \TLoad：：机器人负载，使用机器人负载，使用 Load0以外数据以外数据时，工时，工具数据具数据tooldata中的负载特性项中的负载特性项tload将无效二、二、 移动指令编程移动指令编程1. 定位指令编程定位指令编程v绝对定位绝对定位MoveAbsJ [\Conc，，] ToJointPoint [\ID] [\NoEOffs]，，Speed [\V]│[\T]，，Zone [\Z] [\Inpos]，，Tool [\Wobj] [\TLoad]；；Ø 用于机器人本体快速定位用于机器人本体快速定位（（关节位置关节位置））☞☞ 编程示例编程示例MoveAbsJ p1，，v1000，，fine，，grip1；； // 使用系统预定义数据定位使用系统预定义数据定位MoveAbsJ\Conc, p4[\NoEOffs]，，v1000，，fine，，tool1；； // 使用指令添加项使用指令添加项v外部轴绝对定位外部轴绝对定位MoveExtJ [\Conc,] ToJointPoint [\ID] [\UseEOffs]，，Speed [\T]，，Zone [\Inpos]；；Ø用于变位器（外部轴）快速定位用于变位器（外部轴）快速定位（（关节位置关节位置））；；Ø机机器人相对于基座无运动，器人相对于基座无运动，无无工具、负载影响，不需工具、负载影响，不需要指定工具、工件数据。

要指定工具、工件数据☞☞ 编程示例编程示例 MoveExtJ p1，，vrot10，，z30；； // 使用系统预定义数据定位使用系统预定义数据定位MoveExtJ\Conc, p3，，vrot10，，fine；； // 使用指令添加项使用指令添加项2. 插补指令编程插补指令编程v关节插补关节插补MoveJ [\Conc，，] ToPoint[\ID]，，Speed[\V]│[\T]，，Zone[\Z][\Inpos]，，Tool[\Wobj] [\TLoad]；；Ø用于机器人用于机器人TCP定位定位（（TCP位置）位置）；；Ø机器人全部轴同时启动、同时停止，机器人全部轴同时启动、同时停止，TCP运动轨迹通运动轨迹通常不是直线常不是直线☞☞ 编程示例编程示例 MoveJ p1，，v1000，，fine，，grip1；； // 使用系统预定义数据插补使用系统预定义数据插补MoveJ p2，，v500\V:=520，，z30\Z:=35，，tool1；； // 直接指定速度和到位区间直接指定速度和到位区间v直线插补直线插补MoveL [\Conc，，] ToPoint[\ID]，，Speed[\V]│[\T]，，Zone[\Z][\Inpos]，，Tool[\Wobj] [\Corr] [\TLoad]；；Ø用于机器人用于机器人TCP直线移动；直线移动；Ø机器人全部轴同步运动，机器人全部轴同步运动，TCP运动轨迹为连接起点和运动轨迹为连接起点和终点的直线。

终点的直线☞☞ 编程示例编程示例 MoveL p1，，v500，，z30，，Tool1；； // 使用系统预定义数据插补使用系统预定义数据插补MoveL p2, v1000\T:=5, fine\Inpos:=inpos20, tool1；； // 直接指定移动时间和到位区间直接指定移动时间和到位区间v圆弧插补圆弧插补MoveC [\Conc,] CirPoint，，ToPoint [\ID]，，Speed [\V]│[\T]，，Zone [\Z] [\Inpos]，，Tool [\Wobj] [\Corr] [\TLoad]；；Ø用于机器人用于机器人TCP圆弧圆弧移动；移动；Ø机器人全部轴同步运动，机器人全部轴同步运动，TCP运动轨迹为连接起点、运动轨迹为连接起点、中间点（中间点（CirPoint）和终点（）和终点（ToPoint ）的圆弧☞☞ 编程示例编程示例 MoveC p1，，p2，，v500，，z30，，Tool1；； // 使用系统预定义数据插补使用系统预定义数据插补MoveC p2，，p3，，v500\V:=550，，z30\Z:=35，，Tool1；； // 直接指定移动速度和到位区间直接指定移动速度和到位区间 要点要点 ：：ü不能用于终点和起点重合的不能用于终点和起点重合的360°全圆移动；全圆全圆移动；全圆需要需要2条或以上的圆弧插补指令实现；条或以上的圆弧插补指令实现；ü3点定圆弧，点定圆弧，中间点（中间点（CirPoint））尽可能选择在尽可能选择在圆弧中间位置；圆弧中间位置；ü起点（起点（Start）、）、中间点（中间点（CirPoint）、终点）、终点（（ToPoint ）需要满足图示条件。

需要满足图示条件☞☞ 编程示例编程示例 MoveL p1，，v500，，z30，，Tool1；； // 直线移动至直线移动至P1 MoveC p2, p3, v500, z30, Tool1；；// 圆弧插补至圆弧插补至P3 MoveL p4, v500, z30, Tool1；； // 直线移动至直线移动至P4P4P1P2P3起点起点3. 编程实例编程实例 假设弧焊机器人假设弧焊机器人（工具数据（工具数据tool 1））的运动要求如图的运动要求如图所示，试编制机器人移动程序所示，试编制机器人移动程序p0→p1：绝对定位：绝对定位v800、、z50；；p1→p2：关节插补：关节插补v500、、z30；；p2→p3：直线插补：直线插补v300、、fine；；p3→p4：直线插补：直线插补10s、、z10；；p4→p5：直线插补：直线插补125mm/sec、、 inpos20；；p5→p6：直线插补：直线插补v300、、z30；；p6→p1：关节插补：关节插补v500、、fine 移动程序：移动程序： MoveAbsJ p1，，v800，，z50，，tool1；；// P0→P1 MoveJ p2，，v500，，z30，，tool1；； // P1→P2 MoveL p3，，v300，，z30，，tool1；； // P2→P3 MoveL p4, v300\T:=10, z10, tool1；； // P3→P4 MoveL p5, v100\T:=125, fine, tool1；； // P4→P5 MoveL p6，，v300，，z30，，tool1；； // P5→P6 MoveJ p1，，v500，，fine，，tool1；； // P6→P1一、状态读入函数命令一、状态读入函数命令 1. 指令与功能指令与功能v状态读入状态读入指令指令ü输入信号输入信号DI、、GI、、AI：直接用程序数据：直接用程序数据di*、、gi*、、ai*读取；读取；ü输出信号输出信号DO、、GO、、AO：通过：通过函数命令读取。

函数命令读取 ☞☞ 见见P189、表、表4.2-1项目四、任务项目四、任务 22. 指令编程指令编程vDI/DO、、AI/AO状态读入状态读入ü利用赋值指令、函数命令读入；利用赋值指令、函数命令读入；ü执行结果为执行结果为DIO数值（数值（dionum）数据（）数据（0或或1）☞☞ 编程示例编程示例 flag1:= di1 ; // 读入读入di1状态状态flag2:= DOutput(do1) ; // 读入读入do1状态状态reg1:= ai1 ; // 读入读入ai1值值reg2:= AOutput(ao1) ; // 读入读入ao1值值vGI/GO状态读入状态读入Ø一次性读入一次性读入8~32点点DI/DO信号状态；信号状态；Ø执行结果为数值数据执行结果为数值数据num或双精度数值数据或双精度数值数据dnum☞☞ 编程示例编程示例 reg1:= gi1 ; // 读入读入gi1组组16点点DI状态状态reg2:= GOutput(go1) ; // 读入读入go1组组16点点DO状态状态reg3:= GInputDnum (gi1) ; // 读入读入gi1组组32点点DI状状态态reg4:= GOutputDnum (go1) ; // 读入读入go1组组32点点DO状状态态二、输出控制命令编程二、输出控制命令编程v输出输出ON/OFFØ设定设定DO信号输出信号输出ON/OFF状态；状态；Ø使使DO信号现行信号现行输出状态翻转。

输出状态翻转☞☞ 指令指令&编程编程Set do2 ; // do2输出输出ONReset do15 ; // do15输出输出OFFInvertDO do10 ; // do10输出状态取反输出状态取反v脉冲输出脉冲输出Ø在在DO信号输出脉冲信号；信号输出脉冲信号；Ø可使用以下添加项：可使用以下添加项： \PLength：：脉冲宽度脉冲宽度s，，系统默认系统默认0.2s \High：：执行前执行前DO为为“0”，输出正脉冲；执行前，输出正脉冲；执行前DO为为“1”，保持，保持\PLength时间（时间（默认默认0.2s））；；☞☞ 指令指令&编程编程PulseDO do15 ; // do15输出输出0.2s脉冲脉冲PulseDO \PLength :=1.0, do2 ; // do2输出输出1s脉脉冲冲PulseDO \High, do3 ; // do3输出输出0.2s脉冲，脉冲， 或保持或保持1状态状态0.2sv输出输出设置设置Ø设定设定DO、、GO、、AO信号输出状态；信号输出状态；Ø可使用以下添加项：可使用以下添加项： \Sdelay：：输出延时，允许输出延时，允许0.001~2000s；；脉冲宽度脉冲宽度s，系统默认，系统默认0.2s。

\Sync：：需要确认实际输出状态，只有实际输出状需要确认实际输出状态，只有实际输出状态改变后，才能继续执行下一指令态改变后，才能继续执行下一指令☞☞ 指令指令&编程编程SetDO do1, 1 ; // do1输出输出1SetAO ao1, 5.5 ; // ao1输出输出5.5 SetGO go1, 12 ; // 组组go1输出输出0…0 1100SetDO\SDelay := 0.5, do3, 1 ; // 0.5s后后do3输出输出1SetDO \Sync ,do4, 0 ; // do4输出输出0，并确认，并确认三、三、I/O等待指令等待指令编程编程vDI/DO等待等待Ø检查检查指定指定DI/DO的状态，决定程序是否继续的状态，决定程序是否继续；；Ø可使用以下添加项：可使用以下添加项： \MaxTime：：最长等待时间最长等待时间s；； \TimeFlag: 等待超时仅产生标志、程序继续等待超时仅产生标志、程序继续☞☞ 指令指令&编程编程WaitDI di4, 1 ; // 等待等待di4=1WaitDI di4, 1\MaxTime:=2 ; // 等待、等待、2s后报警停止后报警停止WaitDI di4, 1\MaxTime:=2\TimeFlag:= flag1 ; // 等待，等待，2s后后flag1为为“1”、继续下一指令、继续下一指令vAI/AO等待等待Ø检查指定检查指定AI/AO的状态，决定程序是否继续的状态，决定程序是否继续；；Ø可使用以下添加项：可使用以下添加项： \LT或或\GT：：小于或大于小于或大于；； \MaxTime：：最长等待时间最长等待时间s；； \ValueAtTimeout: 保存保存超时瞬间的超时瞬间的AI/AO值值。

☞☞ 指令指令&编程编程WaitAI ai1, 5 ; // 等待等待ai1=5WaitAI ai1, \GT, 5 ; // 等待等待ai1＞＞5WaitAI ai1, 5\MaxTime:=4 ; // 等待，等待，4s后报警停止后报警停止WaitAI ai1, 5\MaxTime:=4\ValueAtTimeout:= reg1 ；； // 等待，等待，4s后报警停止、后报警停止、reg1保存保存当前值当前值vGI/GO等待等待Ø检查指定检查指定GI/GO的状态，决定程序是否继续的状态，决定程序是否继续；；Ø可使用以下添加项：可使用以下添加项： \LT或或\GT、、\NOTEQ：：小于或大于、不等于小于或大于、不等于；； \MaxTime：：最长等待时间最长等待时间s；； \ValueAtTimeout: 保存超时瞬间的保存超时瞬间的GI/GO值值☞☞ 指令指令&编程编程WaitGI gi1, 5 ; // 等待等待gi1=0…0 0101WaitGI gi1, \NOTEQ, 0 ; // 等待等待gi1不为不为0WaitGI gi1, 5\MaxTime := 2 ; // 等待，等待，2s后报警停后报警停止止WaitGO gi1, 0\MaxTime := 2\ValueAtTimeout := reg1 ; // 等待，等待，2s后报警停止、当前值保存至后报警停止、当前值保存至reg1☺ 练一练练一练 ：：假设切割机器人的控制要求如下，试编假设切割机器人的控制要求如下，试编制机器人程序，刀具启动制机器人程序，刀具启动/停止可通过停止可通过di1检查检查。

P0关节插补，关节插补，v500,z30P1P2P3P5P4P6直线插补直线插补V200,z10圆弧插补圆弧插补V180,z10do1 ON,并等待并等待di1do1 OFF,并等待并等待di1 参考答案：参考答案：MoveJ p1，，v500，，z30，，tool1；； // P0→P1Set do1; // 启动刀具启动刀具WaitDI di1, 1 ; // 等待刀具等待刀具启动启动MoveL p2，，v200，，z10，，tool1；； // P1→P2 MoveL p3，，v200，，z10，，tool1；； // P2→P3 MoveC p4, p5, v180, z10, Tool1；； // P3→P5MoveL p6，，v200，，z10，，tool1；； // P5→P6 Reset do1; // 停止刀具停止刀具WaitDI di1, 0; // 等待刀具停止等待刀具停止 MoveJ p1，，v500，，z30，，tool1；； // P6→P0一、程序等待指令编程一、程序等待指令编程v定时等待定时等待Ø直接规定暂停时间，暂停时间到达、程序继续直接规定暂停时间，暂停时间到达、程序继续；；Ø可使用以下添加项：可使用以下添加项： \InPos：：确认移动到位后，进行暂停计时。

确认移动到位后，进行暂停计时☞☞ 指令指令&编程编程WaitTime 1 ; // 暂停暂停1sMoveJ p1, v1000, z30, tool1 ;WaitTime \InPos, 0.5; // 确认机器人到位后，确认机器人到位后，暂停暂停0.5s 项目四、任务项目四、任务 3v移动到位等待移动到位等待Ø通过到位检测，保证准确到达移动目标位置；通过到位检测，保证准确到达移动目标位置；Ø可使用以下添加项之一：可使用以下添加项之一： \InPos：：以到位检测条件作为程序暂停结束条件以到位检测条件作为程序暂停结束条件；； 或或\ZeroSpeed：：以移动速度为以移动速度为0的点，作为程序暂的点，作为程序暂停结束条件停结束条件☞☞ 指令指令&编程编程MoveJ p1, v1000, fine\Inpos:=inpos20, tool1 ;WaitRob \InPos ; // 等待机器人到位条件等待机器人到位条件MoveJ p2, v1000, fine, tool1 ;WaitRob \ZeroSpeed ; // 等待移动速度为等待移动速度为0v逻辑状态等待逻辑状态等待Ø通过通过表达式表达式确定的逻辑条件，控制程序执行；确定的逻辑条件，控制程序执行；Ø可使用以下添加项之一：可使用以下添加项之一： \MaxTime：：最长等待时间最长等待时间s；；；； \TimeFlag: 等待超时仅产生标志、程序继续等待超时仅产生标志、程序继续；； \PollRate：：逻辑条件检查周期（逻辑条件检查周期（s），默认），默认0.1 s。

☞☞ 指令指令&编程编程WaitUntil \Inpos, di4 = 1 ; // 等待到位及等待到位及di4为为 1WaitUntil di1=1 AND di2=1 \MaxTime:=5 ; // 等待等待di1&di2为为1，，5s后报警后报警WaitUntil di1=1 \MaxTime:= 5 \TimeFlag:= tmout ; // 等待等待di1为为1，，5s后后tmout为为TURE、程序继续、程序继续二、二、程序停止程序停止指令指令编程编程v程序停止程序停止Ø保留所有执行信息、并继续后续指令；保留所有执行信息、并继续后续指令；Ø必须通过操作必须通过操作“程序启动程序启动”重启重启程序；程序；Ø可选择可选择两种两种停止停止方式方式：： Break：：立即停止移动立即停止移动、、结束程序运行结束程序运行；； STOP：：完成当前移动指令后，结束程序运行完成当前移动指令后，结束程序运行☞☞ 指令指令&编程编程MoveJ p0, v1000, z30, tool1 ;Break ; // 程序终止，机器人立即停止程序终止，机器人立即停止MoveJ p1, v1000, fine, tool1 ;Stop ; // p1定位完成停止定位完成停止v程序退出程序退出Ø结束程序运行结束程序运行、、退出循环执行模式退出循环执行模式；；Ø移动立即停止移动立即停止、、执行信息执行信息清除清除、不能、不能重启重启继续；继续；Ø可选择两种退出方式：可选择两种退出方式：EXIT：：直接退出主程序，直接退出主程序，结束结束程序程序自动自动运行；运行；ExitCycle：：退出作业程序，主程序退出作业程序，主程序停止停止、、可以可以重启。

重启☞☞ 指令指令&编程编程IF di0 = 0 THENExit ; // 退出主程序、退出主程序、结束自动结束自动运行运行ELSEExitCycle ; // 退出作业程序退出作业程序、、停止停止主程序主程序v移动停止移动停止Ø仅仅停止停止移动，后续非移动指令可继续移动，后续非移动指令可继续；；Ø可选择两种停止方式、并使用添加项：可选择两种停止方式、并使用添加项：StopMove：暂停，：暂停，剩余行程可通过剩余行程可通过StartMove继续；继续；StopMoveReset：结束，：结束，清除剩余行程，清除剩余行程，StartMove直接启动下一移动指令；直接启动下一移动指令；\Quick：：动力制动快速停止动力制动快速停止☞☞ 指令指令&编程编程MoveJ p1, v1000, z30, tool1 ;IF di0 = 1 THENStopMove ; // 移动暂停移动暂停WaitDI di1, 1 ;StartMove ; // 移动恢复、继续移动恢复、继续p1定位定位ELSEStopMoveReset ; // 移动结束、删除移动结束、删除p1定位定位三、三、程序转移程序转移指令指令编程编程v程序跳转程序跳转Ø跳转跳转至目标位置至目标位置label、继续执行程序、继续执行程序；；Ølabel以以“字符串：字符串：”表示，单独占一指令行；表示，单独占一指令行；Ø可可向下向下或或向上跳转向上跳转，，可结合可结合条件条件指令使用指令使用。

☞☞ 指令指令&编程编程IF reg1<5 GOTO next2 ; // 条件跳转条件跳转GOTO next1 ; // 无条件跳转无条件跳转 next2：： // 条件跳转目标条件跳转目标MoveJ p1, v1000, fine, tool1 ;next1：： // 无条件跳转目标无条件跳转目标四、四、中断中断指令指令编程编程v功能功能Ø是对异常情况的处理是对异常情况的处理；；Ø中断条件满足中断条件满足将将立即终止立即终止现行现行程序程序、跳转并启动、跳转并启动TRAP程序运行程序运行；；Ø为中断监控和中断设定为中断监控和中断设定2类类；； 中断监控：中断监控：用于中断用于中断连接、使能连接、使能/禁止、删除、启禁止、删除、启用用/停用等停用等；； 中断设定：中断设定：定义中断条件。

定义中断条件Ø监控指令通常在一次性执行的主程序、初始化子监控指令通常在一次性执行的主程序、初始化子程序中编程程序中编程v中断连接中断连接Ø建立中断条件（名称）和中断程序的连接；建立中断条件（名称）和中断程序的连接；Ø每一中断条件只能连接一个中断程序；每一中断条件只能连接一个中断程序；Ø不同的中断条件允许连接同一中断程序不同的中断条件允许连接同一中断程序；；Ø中断连接可通过指令中断连接可通过指令Idelete删除☞☞ 指令指令&编程编程PROC main ()……CONNECT P_WorkStop WITH WorkStop ; // 连接连接ISignalDI di0, 0, P_WorkStop ; // 设定设定……IDelete P_WorkStop ; // 删除删除ENDPROCv中断禁止与使能中断禁止与使能Ø中断连接建立，中断自动中断连接建立，中断自动使能；使能；Ø中断禁止指令中断禁止指令IDisable，，可用可用来禁止中断来禁止中断功能功能；；Ø被禁止的中断可通过被禁止的中断可通过指令指令IEnable重新使能重新使能；；Ø中断禁止、使能指令对所有中断均有效中断禁止、使能指令对所有中断均有效；；Ø特定中断特定中断的的禁止禁止，应使用中断停用，应使用中断停用/启用指令。

启用指令☞☞ 指令指令&编程编程……IDisable ; // 禁止中断禁止中断FOR i FROM 1 TO 100 DO // 不允许中断不允许中断character[i]:=ReadBin(sensor) ;ENDFORIEnable ; // 重新重新使能中断使能中断v中断停用与启用中断停用与启用Ø中断停用指令中断停用指令ISleep可用来禁止特定的中断可用来禁止特定的中断；；Ø被停用的中断，可通过指令被停用的中断，可通过指令IWatch重新启用重新启用；；Ø其他中断其他中断不受不受影响☞☞ 指令指令&编程编程……ISleep sig1int ; // 停用中断停用中断sig1intweldpart1 ; // 调用子程序，中断无效调用子程序，中断无效IWatch sig1int ; // 重新重新启用中断启用中断sig1intweldpart2 ; // 调用子程序，中断有效调用子程序，中断有效☞☞ 对照教材逐一分析程序与指令；对照教材逐一分析程序与指令；说明说明对应的动作对应的动作项目四、任务项目四、任务 4。