工业机器人编程基础案例教程
引言
工业机器人作为现代智能制造的核心装备，其编程能力是实现自动化生产的关键。掌握机器人编程不仅需要理解其基本原理，更需要通过实际案例进行反复练习与深化。本教程旨在从实际应用出发，以一个典型的工业作业场景为例，系统讲解工业机器人编程的基础流程、核心指令及调试技巧，帮助初学者建立起完整的编程思维，并能够独立完成简单作业任务的程序编写与优化。
一、工业机器人编程基础认知
1.1编程方式概述
工业机器人编程方式多种多样，主流的包括示教编程与离线编程。示教编程凭借其直观、便捷的特点，在中小批量、多品种的生产场景中应用广泛，也是初学者入门的主要方式。它通过示教器手动引导机器人到达目标位置，并记录动作指令，从而生成作业程序。离线编程则是在计算机虚拟环境中进行程序编制与仿真，适用于复杂路径规划和大型生产线的前期规划。本教程将聚焦于示教编程，这是理解机器人运动控制与逻辑指令的基石。
1.2坐标系基础
坐标系是机器人运动的基准，任何机器人动作都离不开坐标系的精确定义。常用的坐标系包括：
*关节坐标系（Joints）：以机器人各轴关节角度为参照，直接控制每个关节的运动。
*直角坐标系（Cartesian/World）：以机器人基座为原点建立的空间直角坐标系，机器人末端执行器在此坐标系下做直线或圆弧运动。
*工具坐标系（Tool）：以机器人末端工具中心点（TCP）为原点，方便描述工具相对于工件的姿态。
*工件坐标系（User/Workpiece）：以工件本身或其放置平面为基准建立的坐标系，简化编程时对工件位置的描述。
在编程前，明确当前使用的坐标系及其转换关系，是保证机器人运动准确性的前提。
1.3常用编程指令分类
尽管不同品牌机器人的编程语言存在差异，但其核心指令功能大同小异，主要可分为：
*运动指令：控制机器人末端执行器从一个位置移动到另一个位置，如点到点运动（PTP）、直线运动（LIN）、圆弧运动（CIRC）等。
*I/O控制指令：用于控制机器人与外部设备（如夹具、传感器、传送带）之间的信号交互，实现逻辑配合。
*程序控制指令：用于控制程序的流向，如条件判断（IF-THEN-ELSE）、循环（FOR/DO,WHILE/DO）、跳转（JMPLBL）等。
*辅助功能指令：如设置运动速度（SPEED）、等待（WAIT）、程序注释等。
二、编程前准备与安全规范
2.1安全第一
在进行任何机器人操作前，必须严格遵守安全操作规程：
*熟悉机器人的安全防护区域，确保在自动运行时人员处于安全区域外。
*示教作业时，务必使用使能器，并保持在低速模式下进行。
*操作前检查机器人系统、周边设备及工作环境是否存在安全隐患。
*严禁在机器人运动范围内放置无关物品。
2.2系统与工具准备
*机器人系统：确保机器人控制柜、示教器供电正常，系统启动无误，急停按钮功能完好。
*示教器：熟悉示教器的按键布局、屏幕显示内容及基本操作方法，确保其通讯正常。
*工具与工件：根据作业任务，安装好合适的末端执行器（如吸盘、夹爪），并准备好待操作的工件。
*工作站环境：清理工作区域，确保机器人运动路径无障碍物。
三、基础编程案例：工件搬运与码垛
3.1任务描述
本案例将实现一台六轴工业机器人，使用气动夹爪将传送带上的工件（假设为规则形状的方块）搬运至指定区域，并按照简单的单层行列式进行码放。具体动作流程如下：
1.机器人初始位于Home位。
2.检测到传送带上有工件（通过光电传感器信号）。
3.机器人移动至取料点，打开夹爪。
4.夹爪闭合抓取工件。
5.机器人携带工件移动至码放区域上方。
6.机器人按预定顺序将工件放置在码放台上。
7.夹爪打开，机器人返回Home位或等待下一个工件信号。
3.2坐标系设定
1.建立用户坐标系（码垛坐标系）：
*通常以码放台的某个角点为原点，台面为XY平面，垂直台面向上为Z轴。
*通过示教器的“用户坐标系设定”功能，示教3个（或更多）特征点来定义该坐标系。例如，原点（P0）、X轴方向点（P1）、XY平面内Y轴方向点（P2）。
2.工具坐标系（TCP设定-夹爪）：
*若使用的是平行气爪，TCP通常设定在两爪指尖连线的中点，并位于工件抓取中心的高度。
*可通过“四点法”或直接输入偏移量的方式设定。确保TCP准确，否则会影响抓取和放置精度。
3.3关键点位示教
在编程前，需要示教并记录以下关键点位（以下点位名称仅为示例，实际编程时可自定义）：