弧焊机器人运动编程及自动弧焊（教案）
清华大学基础工业训练中心
材料成型实验室
（试行）内部资料
2017年5月
焊接作为工业制造中的“钢铁裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣。随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已经成为必然趋势，采用机器人焊接已经成为焊接技术自动化的主要标志[1]。
机器人从上世纪60 年代诞生至今经历了示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。因技术尚未成熟，目前在国内外生产中应用的机器人系统多数处于示教再现编程阶段。工业机器人的示教主要有2 种方式: ①在线示教。由技术人员引导，控制机器人运动，记录机器人作业的程序点并插入所需的机器人命令来完成程序的编制。②离线示教。操作者不对实际作业的机器人直接进行示教，而是在离线编程系统中进行编程或在模拟环境中进行仿真，生成示教数据，通过PC 机间接对机器人控制柜进行示教。本文以直接示教来探讨示教编程方法。
课程以清华大学基础工业训练中心材料成型实验室现有的KUKA-KR5arc 6自由度弧焊机器人为研究对象，通过对直线轨迹、圆弧轨迹及其各自附加摆动功能示教编程方法的探讨，尝试实现板-板对接的机器人焊接试验，旨在培养学生的实践动手能力和机器人驾驭能力。拓宽学生对焊接技术在机械化自动化方面的了解以及对数字化制造的认知。
此次实验使用的工业机器人是德国的KUKA-KR5arc 6自由度弧焊机器人，见错误！未找到引用源。所示。
图1. KUKA工业机器人
目录
一、实验目的..................................... 错误！未定义书签。
二、实验内容..................................... 错误！未定义书签。
三、实验设备及材料............................... 错误！未定义书签。
四、实验步骤..................................... 错误！未定义书签。
五、实验任务..................................... 错误！未定义书签。
六、实验报告..................................... 错误！未定义书签。
七、机器人安全操作注意事项....................... 错误！未定义书签。
八、附录......................................... 错误！未定义书签。1KUKA机器人性能参数......................... 错误！未定义书签。2KUKA机器人的构成........................... 错误！未定义书签。3KUKA机器人的动作轴......................... 错误！未定义书签。4示教盒SMART PAD概览.......................... 错误！未定义书签。5机器人相关的坐标系.......................... 错误！未定义书签。6机器人运动.................................. 错误！未定义书签。
6.1读取并解释机器人控制系统的信息提示.... 错误！未定义书签。
6.2设置运行方式.......................... 错误！未定义书签。7启动机器人程序.............................. 错误！未定义书签。8机器人程序.................................. 错误！未定义书签。
8.1机器人程序构成........................ 错误！未定义书签。
8.2运动指令.............................. 错误！未定义书签。
9 弧焊机器人典型轨迹示教...................... 错误！未定义书签。
9.1直线轨迹示教及焊接.................... 错误！未定义书签。
9.2圆弧轨迹示教及焊接.................... 错误！未定义书签。
9.3摆动轨迹示教及焊接.................... 错误！未定义书签。
一、实验目的
1)了解工业机器人的组成结构及性能参数。
2)学习机器人基本操作和使用。
3)掌握机器人在线示教的方法