1n本章重点介绍 FANUC 工业机器人示教编程。首先，对示教编程器做了详细介绍，包括示教器按键功能、画面说明以及基本编程语句。其次，介绍了机器人常用坐标系，包括世界坐标系、关节坐标系、直角坐标系、工具坐标系、用户坐标系，并对其在示教器下的设置方法进行了详细介绍。再次，对于 FANUC 机器人程序语句的操作，本章也做了专门介绍，包括创建、选择、删除、复制、查看属性等。最后介绍了基本运动指令。 第五章第五章 FANUC FANUC 工业机器人示教编程工业机器人示教编程 5.1 示教器介绍 n示教器（Teach Pendant， TP）亦称为示教编程器或示教盒，主要由液晶屏幕和操作按键组成，可由操作人员手持移动。 25.1 示教器介绍 n其作用主要有以下几点：移动工业机器人、编写工业机器人程序、试运行程序、操作执行、查看工业机器人状态（I/O 设置、位置信息等）。 n组成： 640 像素480 像素的液晶画面、 2 个 LED、 68 个键控开关（其中 4 个专用于各应用工具）、三个开关。n三个开关：示教器有效开关、安全开关、急停按钮。35.1 示教器介绍 4n安全开关属于 3 位置安全开关，按到中间点即为有效。当示教器处于有效状态时，从安全开关松开手或者用力将其握住时，工业机器人就会停止。当按住急停按钮时，无论示教器有效开关的状态如何，工业机器人都会立刻停下。5.1.1 示教器按键 5n菜单相关的键控开关n点动相关的键控开关n执行相关的键控开关n编辑相关的键控开关和其他键控开关5.1.1 示教器按键 6：功能F键，用来选择画面最下行的功能性菜单；：翻页键将功能键菜单切换到下一页；：按下MENU菜单键，显示出画面菜单；FCTN辅助键用来显示辅助菜单；SELECT一览键用来显示程序一览画面；EDIT编辑键用来显示程序编辑画面；DATA数据键用来显示数据画面；：TOOL l和TOOL 2键用来显示工具1、工具2画面；：MOVE MENU键，显示预定位置返回画面；5.1.1 示教器按键 7STATUS状态显示键用来显示状态画面；I/O输入/输出键用来显示I/O画面；POSN位置显示键用来显示当前位置画面；单独按下的情况下，移动操作对象画面。而与SHIFT键同时按下，分割屏幕（包括单屏、双屏、三屏、状态/单屏等显示状态）；单独按下为移动到提示画面；而与SHIFT键同时按下，表示移动到报警画面。单独按下，按照G1-G1S-G2-G2S-G3-G1-的顺序，依次切换组、副组。按住GROUP组切换键的同时，按住希望变更的组号码的数字键，即可变更为改组。另外，按住GROUP键的同时按下0，就可以进行副组切换。5.1.1 示教器按键 8与其他按键同时按下，可以进行点动进给、位置数据的示教、程序的启动；点动键，与SHIFT键同时按下实现点动进给；COORD手动进给坐标系键用来切换手动进给坐标系；当同时按下此键与SHIFT键时，出现用来进行坐标系切换的点动菜单。倍率键用来进行速度倍率的变更；依次进行下列切换，“微速”-“低速”-“1%-5%-50%-100%”。5.1.1 示教器按键 9FWD前进键、BWD后退键，同时按下SHIFT键用于程序的启动，程序执行中松开SHIFT键时，程序执行暂停；HOLD保持键，用来中断程序的执行；断续键，用来测试运转时的断续运转和连续运转的切换。返回键用于使显示返回到之前的状态；输入键用于数值的输入和菜单的选择；5.1.1 示教器按键 10光标键用来移动光标；项目选择项用于输入行号码移动光标。5.1.2 示教器画面11处理中：表示工业机器人正在进行某项作业；单段：表示处于单段运转模式下；暂停：表示按下HOLD按钮，或输入HOLD信号；异常：表示发生了异常；执行：表示正在执行程序；I/O：这是应用程序固有的LED；运转：这是应用程序固有的LED；试运行：这是应用程序固有的LED。5.1.2 示教器画面12示教器的操作通过选择菜单。其中画面菜单、主菜单和辅助菜单，可分别通过 MENU（菜单）键、i键+MENU键和FCTN（辅助）键进行调用。5.1.2 示教器画面135.1.2 示教器画面145.2 常用坐标系 15坐标系是为了确定工业机器人的位置和姿态而在工业机器人或空间上进行定义的位置指标系统。本节详细介绍FANUC工业机器人的坐标系统，包括基本概念、基本理论以及坐标系统的设定方法。理解和掌握各个坐标系的意义及使用方法，合理运用这些坐标系，可以给操作和编程带来极大的方便，对于工业机器人的研究和实际操作具有重要意义。5.2.1 世界坐标系16世界坐标系世界坐标系是设置在工业机器人基座中的坐标系，其被固定在由工业机器人事先确定的位置，坐标原点一般为基座中心点。可以通过在基坐标X轴、Y轴、Z轴上的位移和旋转角来确定工业机器人末端法兰或抓手的位置和姿态。世界坐标系遵循右手法则，它是其他坐标系的基础。5.2.2 关节坐标系17关节坐标系是设定在工业机器人关节中的坐标系。关节坐标系中工业机器人的位置和姿态，以各关节底座侧的关节坐标系为基准而确定。在关节坐标系下，工业机器人各轴均可实现单独正向或反向运动，对于大范围运动形式，且不要求TCP姿态的，可选择关节坐标系。5.2.3 直角坐标系18直角坐标系中的工业机器人的位置和姿态，通过从空间上的直角坐标系原点到工具侧的直角坐标系原点（工具中心点）的坐标值x、y、z和空间上的直角坐标系的相对X轴、Y轴、Z轴周围的工具侧的直角坐标系的回转角w、p、r予以定义。5.2.5 用户坐标系 19n用户坐标系：即用户自定义坐标系，是用户对每个作业空间进行定义的直角坐标系，该坐标系实际是通过基坐标系将轴向偏转角度变化而来。它用于位置寄存器的示教和执行、位置补偿指令的执行等。在用户坐标系中，以用户坐标的X、Y、Z轴为基准进行回转。用户坐标系可用于表示固定装置、工作台等设备。在没有定义的时候，将由世界坐标系来替代该坐标系。5.3 工具坐标系设置20n缺省设定的工具坐标系的原点位于FANUC机器人J6轴的法兰上，根据需要把工具坐标系的原点移到工作的位置和方向上，该位置叫工具中心点TCP（Tool Center Point）。工具坐标系的所有测量都是相对于TCP的，用户最多可以设置10个工具坐标系，它被存储于系统变量$MNUTOOLNUM。n工具坐标系的设置方法主要有以下三种：n1、六点法；n2、三点法；n3、直接输入法。5.3.1 六点法215.3.1 六点法225.3.2 三点法 235.3.3 直接输入法 245.3.3 直接输入法 255.4 用户坐标系设置26在实际使用 FANUC 机器人的过程中，可在任何位置、任何方位设置坐标系，最多可以设置 9 个用户坐标系，它们被存储于系统变量$MNUFRAME。用户坐标系设置方法主要有三种：三点法、四点法和直接输入法。 以下仅以三点法设置为例进行讲解。 5.4 用户坐标系设置275.5 程序操作 28本节涉及示教器编程环境中对于程序的基本操作，是进行机器人运动编程的基础环节。通常来说，工业机器人工程师应具备 Windows 系统下进行程序编写、调试的一般经验，在FANUC 示教器中，程序的常规编辑、操作与 Windows 环境下略有差异。本节可帮助读者快速熟悉 FANUC 示教器下的程序操作。 5.5.1 创建程序 29操作步骤：按 SELECT 键显示程序目录画面；选择 F2 键 CREATE；移动光标选择程序命名方式再使用功能键（F1 键F5 键）输入程序名。 5.5.1 创建程序 30程序命名方式： Words 为默认程序名， Upper Case 为大写， Lower Case 为小写， Options为符号。注意：不能以空格、符号、数字作为程序名的开始字母。然后按 ENTER 键确认，再选择 F3 键 EDIT 进入。5.5.2 选择程序 31按 SELECT 键显示程序目录画面，移动光标选中需要的程序，按 ENTER 键进入编辑界面， 5.5.3 删除程序 32按 SELECT 键显示程序目录画面；移动光标选中要删除的程序名（如删除程序 TEST）；按 F3 键 DELETE 出现“Delete OK？”；按 F4 键 YES，即可删除所选程序。 5.5.4 复制程序 33按 SELECT 键显示程序目录画面；移动光标选中要被复制的程序名（如复制程序 TEST）；若功能键中无 COPY 项，按 NEXT 键切换功能键内容；按 F1 键 COPY，出现画面，如图 5-38 所示。移动光标选择程序命名方式再使用功能键（F1 键F5 键）输入程序名；程序名输入完毕，按 ENTER 键确认，出现的画面如图 5-39 所示；按 F4 键 YES，即可。 5.5.5 查看程序属性 34按 SELECT 键显示程序目录画面；移动光标选中要查看的程序（如查看程序TEST）；若功能键中无 DETAIL 项，则按 NEXT 键切换功能键内容；按 F2 键 DETAIL。5.5.5 查看程序属性 35各个属性框的详细说明如下。Creation Date：创建日期。Modification Date：最近一次编辑的时间。Copy Source：复制来源。Positions：是否有位置点。Size ：文件大小。Program name ：程序名。182 FANUC 工业机器人配置与编程技术 9Sub type ：子类型。Comment：注释。Group Mask：组掩码（定义程序中哪几个组受控制）。Write protection：写保护。Ignore pause：是否忽略 Pause 指令。Stack size：堆栈大小。把光标移至需要修改的项（只有 17 项可以修改），按 ENTER 键或按 F4 键 CHOICE 进行修改；修改完毕，按 F1 键 END，回到 SELECT 界面。 5.6 运动指令 36通常工业机器人运动指令记录了位置数据、运动类型和运动速度。位置数据记录的是工业机器人当前的位置信息，记录运动指令的同时，记录位置信息。运动类型指定了在执行时示教点之间的运动轨迹。运动速度指机器人以何种速度执行在示教点之间的运动。本节将介绍如何在示教器下编写运动指令。 5.6 运动指令 37运动类型分为如下三种类型。 Joint（关节运动）：工具在两个指定的点之间任意运动。 Linear（直线运动）：工具在两个指定的点之间沿直线运动。 Circular（圆弧运动）：工具在三个指定的点之间沿圆弧运动。 5.6 运动指令 38位置数据类型分为如下两种类型。 P :一般位置， Eg: J P 100% FINE。 PR :位置寄存器， Eg: J PR 100% FINE。速度单位分为如下两种类型（对应不同的运动类型速度单位不同）。 J： %， s， ms。 L、 C： mm/s， cm/min， inch/min， deg/s， s， ms。终止类型分为如下两种类型： FINE。 CNT（0100） 5.6 运动指令 39编辑指令的各个命令说明如下。Insert：在程序当中插入空白行。Delete：从程序当中删除程序行。Copy/Cut：复制/剪切程序行到程序中其他位置。Find：查找程序元素。Replace：用一个程序元素替换另外一个程序元素。Renumber：对位置号重新排序。Comment：隐藏/显示注释。Undo：撤销上一步操作。Remark：备注。 5.6 运动指令 40TP 启动程序分为三种方式：顺序单步执行、顺序连续执行、逆序单步执行。 （1）顺序单步执行启动步骤如下。 按住 DEADMAN。 把 TP 开关打到“ON”状态。 移动光标到要开始的程序行处。 按 STEP 键，确认 STEP 指示灯亮。 按住 Shift 键，每按一下 FWD 键执行一行指令。程序运行完，机器人停止运动。（2）顺序连续执行启动步骤如下。 按住 DEADMAN。 把 TP 开关打到“ON”状态。 移动光标到要开始的程序行处。 确认 STEP 指示灯不亮，若 STEP 指示灯亮，按 STEP 键切换指示灯的状态。 按住 SHIFT 键，再按一下 FWD 键开始执行程序。程序运行完，机器人停止运动。（3）逆序单步执行启动步骤如下。 按住 DEADMAN。 把 TP 开关打到“ON”状态。 移动光标到要开始的程序行处。（4）按住 SHIFT 键，每按一下 BWD 键开始执行一句程序。程序运行完，机器人停止运动。 思考题n习 题1工具中心点（TCP）是什么意思？2工业机器人常见坐标系都有哪几种？3工具坐标系的设置方法主要有哪几种？4用户坐标系设置方法主要有哪几种？5 TP 启动程序分为哪几种方式？ 41