第一章緒論1.1研究背景及意義KUKA作為當今世界領先的機器人生產(chǎn)商之一，現(xiàn)主要設計自動化工業(yè)制造機器，同時也給用戶供應先進的智能化操作方法。KUKA機器人的自動化機械流水線被廣泛應用在國內(nèi)外的電子電器、工程機械、汽車生產(chǎn)等各個行業(yè)，可以有效的提高產(chǎn)品的質量，降低生產(chǎn)升本，提高產(chǎn)能附加值，同時也可以達到安全生產(chǎn)的目的。近些年來，通過世界各國在智能制造業(yè)中對工業(yè)機器人的使用表明，工業(yè)機器人是智能制造的重要載體，是實現(xiàn)智能制造的基礎，是提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)能耗比、促進企業(yè)效益的重要因素。研究工業(yè)機器人技術對傳統(tǒng)制造向智能制造的轉型有著非常重要的戰(zhàn)略意義[1]。1.2工業(yè)機器人在智能制造中的應用1.2.1國外情況20世紀70年代，隨著第一屆美國工業(yè)機器人研討會在芝加哥舉行，工業(yè)機器人的發(fā)展和應用被廣泛關注，機器人在制造業(yè)中的巨大優(yōu)勢得到世界范圍內(nèi)的普遍認同[2]。隨后，日本提出“智能制造系統(tǒng)（IMS）”的國際合作計劃[3]，提出智能制造的概念，同時也使工業(yè)機器人技術得到進一步發(fā)展，這對機器人在智能制造業(yè)中的普遍使用起到了重大作用。目前，在智能制造生產(chǎn)中工業(yè)機器人的應用范圍逐漸變廣，隨著工業(yè)機器人的功能性逐漸增強，在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人在智能制造生產(chǎn)方面有著相對較高的使用率，且其掌握的技術相對更為成熟。在世界范圍內(nèi)，工業(yè)機器人的技術水平和可操作性都日益增強,其中主要以日本、美國為代表的發(fā)達國家為核心，已經(jīng)成為智能制造行業(yè)的標準裝備。國際上較為出名的工業(yè)機器人供應廠商有“四大家族”：日本的安川（Yaskawa）、發(fā)那科（FANUC）、德國的庫卡（KUKA）、瑞士的ABB，還有日本的松下、川崎以及意大利的COMAU等。這些公司占據(jù)著全球約65%以上的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，他們所生產(chǎn)的機器人有裝配、切割、搬運、噴涂等各種應用，大規(guī)模出口到各個國家，并被普遍用在電子電器行業(yè)、汽車生產(chǎn)制造行業(yè)等多種行業(yè)，幾乎壟斷了機器人制造的領域[4][5]。1.2.2國內(nèi)情況在工業(yè)機器人全球范圍內(nèi)普及的影響下，我國在20世紀70年代開始對工業(yè)機器人進行研究。在20世紀80年代，我研究人員歷經(jīng)多年努力，不斷更新和改造，成功設計我國第1部國產(chǎn)工業(yè)機器人——冶鋼1號機器人，并正式投入使用。20世紀末，在改革開放和科技提升的背景下，我國開始對機器人技術的研究與開發(fā)進行攻關，政府投入大量資金，大力支持機器人技術的發(fā)展。同時獲得了一些基本研究成果和技術，促進了機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的初步應用，例如：裝配、搬運、切割等。1.3本文的研究內(nèi)容本文以六自由度KUKAKR6R700工業(yè)機器人為中心，基于工業(yè)機器人智造平臺，首先對其寫字單元進行設計。其次，系統(tǒng)規(guī)劃KUKA工業(yè)機器人的運動路線，實現(xiàn)普通漢字的書寫。主要工作內(nèi)容包括：（1）寫字模塊的機械結構設計?；贙UKA機器人的寫字功能技術要求，針對工業(yè)機器智造平臺的結構特征對寫字模塊的機械結構進行設計。其中，模塊需要滿足寫字時的規(guī)格及承重需求，并能夠與智造平臺緊密連接，供平臺所使用。（2）工業(yè)機器人智造平臺控制系統(tǒng)編程。以TIAPortalV15.1作為智造平臺控制程序，建立PLC與KUKA機器人的通訊連接，并對機器人進行組態(tài)。針對控制要求設計PLC梯形圖。然后，使用TIAV15.1軟件編程并設計簡易操作的HMI人機交互界面，并對系統(tǒng)進行模擬仿真，以達到控制要求。（3）規(guī)劃KUKA機器人的運動軌跡，并編寫相應程序。以“何宇乾”為書寫目標。首先，對目標漢字的位置坐標進行分析，選取“關鍵點”，其中包括單一筆畫的開始點、結束點以及非直線筆畫的中間點等。其次，根據(jù)不同筆畫的不同形狀，用示教器選取相應的指令進行編程。最后，手動控制KUKA機器人對程序中的“關鍵點”以及機器人完成每一筆畫的抬高點的位姿進行設定，運行程序，實現(xiàn)目標漢字的書寫。

第二章寫字模塊的設計2.1寫字模塊的總體設計方案2.1.1工業(yè)機器人智造平臺的選取本次設計基于安徽布爾自動化控制工程有限公司與永屹集團聯(lián)合制造的工業(yè)機器人智造平臺，如圖2.1所示。該平臺以工業(yè)機器人為中心，配置多種不同模塊，可實現(xiàn)多種不同工藝。主要包括KUKA工業(yè)機器人、PLC控制系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)、觸屏上位機、電控模塊、工具TCP以及快速工具切換模塊。本文針對其寫字模塊進行設計。圖2.1工業(yè)機器人智造平臺智造平臺臺柜尺寸2000mm×1200mm×1500mm，臺面為鋁型材，主要用于安裝機器人及固定其他模塊組件。臺面采用T型槽結構，方便零部件和電器元件的拆卸安裝，方便后期的功能擴展。實訓臺的桌腳使用水平調(diào)節(jié)支撐型腳輪，便于裝置移動位置；桌面特殊的操作區(qū)桌面為防靜電桌面，方便操作及使用，整體美觀大方經(jīng)久耐用。本智造平臺臺柜內(nèi)由5個CHNT保護開關F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，F(xiàn)10，1個MW的開關電源G1，1個西門子S71200PLC控制器A1，1個維倫觸摸屏（MT807）HMI,1個GSEE的IP20模塊（擴充IO）AF10，1個GSEE的的交換機EX1，3個OMRON的繼電器組成，設備清單如表2-1所示。表2-1臺柜內(nèi)設備清單名稱設備標識符類型號品牌保護開關F1NXB-63-C322PCHNT保護開關F2NXB-63-C62PCHNT保護開關F3DZ47-602PC4CHNT保護開關F4NXBLE-321P+NC16CHNT開關電源G1LRS-350-24明緯保護開關F10DZ47-601PC20CHNTPLC控制器A1SIE.6ES7212-1AE40-0XB0SIEMENS擴充IOAF10GXP120-DI16D016SGSEE交換機EX1GIE3009-8TGSEE繼電器KES1G7SA-3A1BOMRON繼電器KES1G7SA-3A1BOMRON繼電器K3G7SA-3A1BOMRON2.1.2KUKA工業(yè)機器人的選取本次設計采用KUKAKR6R700工業(yè)機器人。KR6R700是由德國KUKA公司設計的六自由度功能全面的小型機器人。該機器人具有通用性，可以裝載和拆卸零件，與金屬鑄造和鑄造機一起工作，可以高速執(zhí)行多種多樣的任務，并且可以重復運行，如組裝產(chǎn)品、拆卸產(chǎn)品、包裝、訂購、圖層等操作，最大負載為6KG。KUKA工業(yè)機器人主要由機器人本體（機器人的機械結構）、示教器（KUKAsmartPAD）和控制柜（控制器型號：KCR4compact）等組成，如圖2.2所示。圖2.2KUKA工業(yè)機器人組成根據(jù)設計需求，對該機器人加裝了空氣壓縮機。為機器人的控制系統(tǒng)提供穩(wěn)氣源，保證系統(tǒng)的正常運行。選用TOMAS空氣壓縮機，型號為sx/600/9L,如圖2.3所示。其基本參數(shù)如表2-2所示。圖2.3空氣壓縮機表2-2空氣壓縮機基本參數(shù)電壓220V50Hz排氣壓力0.8Mpa電機功率600W×1排氣量0.11m儲氣罐容積9L轉速1450r.p.m2.2寫字模塊的機械結構設計2.2.1寫字模塊機械結構設計原則根據(jù)工業(yè)機器人智造平臺的結構特性及KUKA機器人的寫字功能技術要求，寫字模塊主要由工作臺、支架、連接塊組成。在此設計思路的基礎上，根據(jù)各零件的選材及主要作用，對寫字模塊的機械結構進行設計。在進行機械結構設計時，除了考慮對機械結構的參數(shù)、形狀設計外，還需考慮零件的功能、可靠性等，因此，在對寫字模塊結構的實際設計中，需遵循以下原則[7]：（1）能夠滿足功能性要求：在對具體零部件進行機械設計時，既要保證產(chǎn)品能夠滿足預定的使用要求，還要保證零部件在工作時安全可靠，并有一定的使用壽命。（2）工藝性要求：機械結構的設計對零部件的使用和維修有直接的影響。因此，在設計時應在具有良好工藝性的同時，盡量選擇簡單使用、易于制造的結構，便于零部件的調(diào)試和維護。（3）裝配性要求：在進行機械設計時，要合理選用材料，盡量選擇標準件，合理劃分裝配單元，便于零部件的安裝，使整體外觀美觀大方，制作精良。（4）經(jīng)濟性要求：在機械設計、制造、使用的全過程都需要考慮經(jīng)濟性。設計時，要在滿足預期目的的條件下，制定合理的設計方案，推廣標準化、系列化，便于局部的更換和修復。（5）安全性原則：設計時需要考慮各零件之間連接的緊固性、設備的安全性，防止因安全隱患而對操作人員或設備產(chǎn)生傷害。2.2.2工作臺結構設計由于機器人在執(zhí)行寫字功能時需要較為平整的工作臺面，初步選取A4紙作為書寫對象。根據(jù)現(xiàn)行國家標準GB/T148-1997規(guī)定，A4紙的規(guī)格一般為297mm×210mm[8]。，質量較輕。因此，初步確定工作臺的規(guī)格為300mm×220mm。考慮到因操作不當導致機器人在抱死前與工作臺發(fā)生碰撞，損壞工作臺，確定工作臺的規(guī)格為300mm×220mm×12mm，材料為6061鋁，如圖2.4所示。圖2.4工作臺2.2.3支架結構設計結合實訓臺臺面特有的T型槽結構，可采用T型槽連接塊連接臺面與寫字模塊。因此，寫字模塊支架采用T型槽結構，材料為鋁型材，結構與臺面T型槽結構相同：單個槽寬21mm、深4mm，材料為鋁型材，如圖2.5所示。圖2.5支架2.2.4連接塊結構設計采用連接塊將支架與智造平臺臺面進行連接，方便模塊的移動與拆卸。臺面和支架的T型槽結構相同，故連接塊采用對稱結構，高53mm，寬30mm。連接面中心開孔方便螺栓的固定，材料為鋁型材，如圖2.6所示。圖2.6連接塊2.3寫字模塊的模型建立使用Solidworks建模軟件進行三維建模，得到寫字模塊的模型，如圖2.7所示。工作臺的底面與支架的上頂面重合，并用內(nèi)六角螺釘將其固定。連接塊的側面與支架的側面分別貼合，連接塊的底面與支架的下底面重合，并用六角螺栓將其固定。該模塊外形美觀大方、結構緊湊、方便安裝與拆卸，可將A4紙平鋪在工作臺面上，為KUKA機器人提供較為平整的寫字環(huán)境。圖2.7寫字模塊模型圖

第三章工業(yè)機器人智造平臺控制系統(tǒng)編程3.1軟件系統(tǒng)概述TIA是全集成自動化（TotallyIntegratedAutomation）的縮寫，是綜合控制器、驅動裝置和HMI（HumanMachineInterface）為一體的工程組態(tài)平臺。在TIA的開發(fā)環(huán)境中，擁有工程設計環(huán)境下所有的自動化軟件。作為工業(yè)軟件開發(fā)領域的里程碑，TIA具有簡潔高效的用戶界面、直觀的導航設計以及方便操作的整合技術，有效減少了工程設計的成本和時間。工業(yè)機器人智造平臺以西門子S7-1200PLC作為總控制器。PLC作為工業(yè)機器人智造平臺的控制系統(tǒng)，同時也是鏈接KUKA機器人與智造平臺的橋梁。對平臺的運行過程進行數(shù)據(jù)通信和控制。TIAPortalV15.1作為智造平臺的控制軟件，負責整個控制系統(tǒng)的通訊，并具備以下功能：能夠與KUKA機器人進行通訊連接；能夠對機器人發(fā)送指令，控制機器人的運作；能夠對機器人的運行狀態(tài)進行顯示并模擬仿真。軟件結構如圖3.1所示[9]。圖3.1軟件結構示意圖3.2硬件組態(tài)首先，添加控制器PLC，本設計采用西門子SIMATICS7-1200系列PLC，CPU選擇為1214CDC/DC/DC，訂貨號為6ES7214-1AG40-0XB0，如圖3.2所示。圖3.2PLC控制器選擇修改機器人以太網(wǎng)地址：子網(wǎng)為PN/IE_1；IP為地址192.168.10.1；子網(wǎng)掩碼為255.255.255.0，如圖3.3所示。圖3.3PLC以太網(wǎng)修改安裝GSD文件，添加機器人。打開“選項”，點擊“管理通用站描述文件（GSD）”，安裝機器人的GSD文件，如圖3.4所示。圖3.4添加機器人對機器人進行組態(tài)，并修改機器人的以太網(wǎng)地址，使其和CPU網(wǎng)段保持一致，如圖3.5所示。圖3.5機器人以太網(wǎng)地址添加機器人IO模塊，并編輯IO起始位置。其中，I地址的起始位置為100，結束地址為163；O地址的起始位置為100，結束地址為163。如圖3.6所示。圖3.6機器人IO地址添加外接IO模塊的GSD文件，并對其屬性進行設置，使其網(wǎng)段和CPU網(wǎng)段保持一致，如圖3.7、圖3.8所示。圖3.7外接IO以太網(wǎng)地址圖3.8外接IO地址模塊添加完畢，對硬件組態(tài)連接并進行通訊調(diào)試，如圖3.9所示。圖3.9組態(tài)連接3.3TIAV15.1編程控制程序按照與機器人交互對的控制需求，設計并添加PLC變量表，如表3-1所示。表3-1PLC變量表序號名稱數(shù)據(jù)類型地址1自動運行Bool%M0.12手動運行Bool%M0.23停止運行Bool%M0.34三色燈（綠）Bool%Q0.15三色燈（黃）Bool%Q0.26三色燈（紅）Bool%Q0.3根據(jù)PLC變量表對控制單元梯形圖進行編寫。自動運行程序段如圖3.10所示。手動運行程序段如3.11所示，停止運行程序段如3.12所示。圖3.10自動運行梯形圖圖3.11手運行梯形圖圖3.12停止運行梯形圖梯形圖完成后，進行編譯。編譯沒有錯誤后，對程序進行在線監(jiān)控，檢查程序是否滿足控制要求。3.4PLCSIM編寫人機交互界面添加HMI人機界面，HMI的型號為KTP700Basic，訂貨號為6AV2123-2GB03-0AX0，版本為15.1.0.0。如圖3.13所示。圖3.13HMI的選擇結合梯形圖程序，對人機交互界面進行規(guī)劃與實現(xiàn)。在項目樹中選擇“HMI”，選擇“畫面”，雙擊“根畫面”，彈出HMI根畫面的界面。在工具箱中選擇模塊對HMI畫面進行設計。其中，主要包括“寫字模塊”文字、“自動運行”按鍵、“手動運行”按鍵、“停止運行”按鍵以及對三色燈（紅）、三色燈（黃）、三色燈（綠）的模擬，如圖3.14所示。添加完模塊后，需對每個模塊的動作進行編輯。對按鈕模塊的編輯以“自動運行”為例：雙擊“按鈕”模塊，賦予“按下”事件“置位位”函數(shù)，變量為PLC變量表中“自動運行”；賦予“釋放”事件“復位位”函數(shù)，變量為PLC變量表中“自動運行”，如圖3.15所示。對燈模塊的編輯以“色燈（綠）”為例：雙擊“圓”模塊，添加新動畫“外觀”。變量名稱選擇PLC變量表中的“三色燈（綠）”，范圍為0、1，并將1的背景色改為綠色，閃爍選定“是”。如圖3.16所示。圖3.14HMI設計圖圖3.15“自動運行”模塊設計圖3.16“三色燈（綠）”模塊設計HMI模塊設計成后，點擊“編譯”，檢查畫面的正確性和完整性。3.5模擬仿真對PLC和HMI分別進行編譯，編譯無誤后啟動仿真，調(diào)用PLCSIM對PLC進行仿真，用WinCCRT進行HMI界面的模擬，將PLC轉為在線狀態(tài)對梯形圖進行監(jiān)控，如圖3.17所示。點擊自動運行按鈕，PLC向機器人發(fā)送指令，機器人在接受信號之后，將沿著預設的軌跡符號自動運行。此時，三色燈綠燈閃亮；點擊手動運行按鈕，PLC向機器人發(fā)送指令，此時，可用示教器手動移動機器人，并進行相應的動作，三色燈黃燈閃亮。點擊停止運行按鈕，PLC向機器人發(fā)送指令，機器人接受信號后，停止運行進入等待狀態(tài)，此時三色燈紅燈常亮。圖3.17模擬仿真

第四章機器人的軌跡規(guī)劃及程序編寫4.1KUKA機器人控制系統(tǒng)概述機器人運動過程即針對特定的工作任務，操作員可以采用示教器編寫控制指令并發(fā)送到控制器，通過編程來對機器人實現(xiàn)運動控制、參數(shù)配置和監(jiān)控；也可通過示教器實現(xiàn)機器人的手動操控，以完成目標任務。機器人的運動方式和運動過程主要由其控制系統(tǒng)完成，機器人的傳統(tǒng)控制系統(tǒng)由示教器、控制電柜、機器人本體三部分構成，如圖4.1所示[10]。圖4.1機器人控制系統(tǒng)作為機器人的人機交互界面，示教器可以采用不同的程序指令對機器人的運動參數(shù)設置，并記錄機器人在工作中關鍵點的數(shù)據(jù)信息，包括機器人的位姿、運動方式、移動速度等。除此之外，示教器還可以監(jiān)控機器人的運行實時狀態(tài)，并及時向操作者進行反饋。對于傳統(tǒng)設備，示教器通常采用以太網(wǎng)或串口的方式與控制柜相連接；一些新型示教器也采用無線連接，可以實現(xiàn)多臺機器人的同時控制[11]。機器人的控制器主要包含伺服系統(tǒng)、控制主機、電源等部件。傳統(tǒng)的控制器可以根據(jù)控制程序對機器人的軌跡進行規(guī)劃，并進行運動學分析，生成控制指令以達到對機器人的控制。機器人的本體由多種運動機構和伺服電機構成，并與控制器之間采用線纜鏈接，如圖4.2所示。圖4.2工業(yè)機器人控制系統(tǒng)4.2KUKA機器人運動軌跡規(guī)劃機器人在進行普通漢字的書寫時，主要的動作包括：快速接近工作臺面、落筆、抬筆以及在要求范圍內(nèi)沿預定的筆畫軌跡進行移動。在機器人書寫普通漢字前，面臨的難題有：字寫在哪里？寫什么字？因此要預先規(guī)劃運動軌跡。字寫在哪里，即根據(jù)機器人執(zhí)行寫字工作時的工作坐標系（基坐標系），確定工作臺面在坐標系中的位置，使筆快速接近工作臺面。以A4紙為書寫對象,將A4紙平鋪在工作臺面中心，工作范圍為297mm×210m。寫什么字，即分析目標漢字的書寫順序及筆畫點，選取提筆點、落筆點作為“關鍵點”，對關鍵點進行定義[11]。其中，以“PX”表示每個筆畫的落筆點、提筆點，以“PPX”表示過度點。以漢字“何”、“宇”、“乾”為書寫對象，對其軌跡分別進行規(guī)劃如圖4.3所示。圖4.3“何宇乾”軌跡規(guī)劃表4-1“何”的筆畫點筆畫過渡點落筆點提筆點第一筆畫P0P1P2第二筆畫PP2P3P4第三筆畫PP5P5P6第四筆畫PP7P7P8第五筆畫PP9、P10P9P11第六筆畫PP12P12P13第七筆畫PP14P14P15表4-2“宇”的筆畫點筆畫過渡點落筆點提筆點第一筆畫PP17P17P18第二筆畫PP19P19P20第三筆畫PP21P21P22第四筆畫PP23P23P24第五筆畫PP25P25P26第六筆畫PP27P27P28第七筆畫PP29、P30P29P31表4-3“乾”的筆畫點筆畫過渡點落筆點提筆點第一筆畫PP32P32P33第二筆畫PP34P34P35第三筆畫PP36P36P37第四筆畫PP38、P39P38P40第五筆畫PP41P41P42第六筆畫PP43P43P40第七筆畫PP44P44P45第八筆畫PP46P46P47第九筆畫PP48P48P49第十筆畫PP50P50P51第十一筆畫PP52、P53、P54、P55、P56、P57、P58P52P594.3KUKA機器人示教編程4.3.1機器人編程指令介紹針對機器人多樣的運動軌跡和移動方式，KUKA提供了不同的編程指令，編程人員可針對具體的機器人運動來進行編程，基本的運動指令有沿軸坐標的運動PTP和沿軌跡的運動LINE、CIRC，如圖4.4所示。圖4.4KUKA基本運動指令KUKA機器人的運動方式如圖4.5所示。圖4.5KUKA機器人的運動方式上述運動指令PTP、LIN、CIRC的格式如表4-4所示.表4-4運動指令格式=1\*GB3①=2\*GB3②=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤PTPP1CONTVel=100％PDAT1LINP1Vel=2.00m/sCPDAT1CIRCP1P2CONTVel=2.00m/sCPDAT1指令格式說明如表4-5所示。表4-5運動指令符號說明序號說明=1\*GB3①運動方式為PTP、LIN和CIRC=2\*GB3②目標點的名稱，由系統(tǒng)自動生成的名稱，名稱可手動改寫。由于CIRC指令需要中間坐標點才能實現(xiàn)，因此在編程時要同時選取中間點和目標點，以確保指令的正確性。=3\*GB3③CONT：軌跡逼近指令。對于PTP軌跡逼近不可預見；對于LIN和CIRC軌跡相當于拋物線。[空白]：精確移至目標點。=4\*GB3④速度：PTP運動為1%—100%；LIN、CIRC運動為0.001—2m/s。可手動輸入調(diào)節(jié)。=5\*GB3⑤運動數(shù)據(jù)組：運動數(shù)據(jù)組名稱，由系統(tǒng)自動生成的名稱，名乘客已被修改。主要有加速度、軌跡逼近距離、姿態(tài)引導等。4.3.2對機器人運動軌跡進行編程新建一個程序，單擊“選定”，彈出示教器的編程界面。初始程序中有3行程序，其中，首行的INT表示程序的初始化，后兩行表示機器人快速運動到“HOME”點（程序的開始運行的位置點）。選取合適的位置坐標作為機器人的“HOME”點，示教器選擇手動模式，移動機器人到HOME點，記錄并保存機器人在該點的位姿。完成初始設定后，針對機器人的運動軌跡，采用基本編程指令對機器人的運動軌跡編程，如圖4.6所示。編程時，針對每個點，需手動操作機器人移動到相應位置，并按下“TouchUp”記錄機器人在該點的位姿。圖4.6示教器編程展示4.4KUKA機器人寫字實現(xiàn)本實驗的目標文字如圖4.3所示，示教器編程指令如圖4.6所示，由機器人運動所寫出的文字如圖4.7所示。根據(jù)實驗成果，由機器人運動軌跡所描繪的文字與目標文字軌跡基本相同，符合設計需求。圖4.7機器人所寫文字

第五章總結本文主要講述了一種基于KUKA機器人的寫字單元設計與實現(xiàn)。首先，以智能制造背景，對國內(nèi)外工業(yè)機器人在智能制造中的應用進行簡單的介紹和分析；其次，基于KUKAKR6R700機器人，結合工業(yè)機器人智造平臺對寫字模塊進行設計和模擬。該設計涵蓋多個學科領域，包含機械結構的設計與組裝、PLC的編程與調(diào)試、機器人路徑規(guī)劃、KUKA機器人的指令學習、KUKA機器人的編程調(diào)試等應用。本文的主要工作內(nèi)容如下：（1）寫字模塊的機械結構設計。本文基于工業(yè)機器人智造平臺，根據(jù)結構特征對寫字單元的機械結構模塊化設計，并用建立寫字模塊的SolidWorks模型。（2）工業(yè)機器人智造平臺控制編程。工業(yè)機器人智造平臺以SiemensS7-1200PLC為總控制器，使用TIA（博途）V15.1軟件進行控制。按照機器人的工作要求，添加PLC變量表，并編寫對應的控制程序。設計簡單友好、簡易操作的HMI界面，并進行模擬仿真，達到系統(tǒng)的控制要求。（3）KUKA機器人編程模擬。分析、繪制目標漢字的位置坐標，并規(guī)劃KUKA機器人的行為軌跡。采用示教器對KUKA機器人進行編程，根據(jù)指令控制KUKA機器人運動，完成普通漢字“何宇乾”的書寫，基本滿足本課題的設計需求。寫字機器人具有寫字的功能，可以根據(jù)不同的軌跡書寫出漢語、英語、日語等所有語言文字，將寫字筆換成雕刻刀或者激光筆可以實現(xiàn)激光雕刻，進一步拓展系統(tǒng)應用。

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附錄一：寫字模塊零件加工圖

附錄二：示教器編程指令INTPTPHOMEVel=100%DEFAULTPTPP0Vel=100%PDAT1Tool[1]:ggglBase[0]PTPP1Vel=100%PDAT2Tool[1]:ggglBase[0]LINP2Vel=0.5m/sCPDAT1Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP2Vel=100%PDAT3Tool[1]:ggglBase[0]PTPP3Vel=100%PDAT4Tool[1]:ggglBase[0]LINP4Vel=0.5m/sCPDAT2Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP5Vel=100%PDAT5Tool[1]:ggglBase[0]PTPP5Vel=100%PDAT6Tool[1]:ggglBase[0]LINP6Vel=0.5m/sCPDAT3Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP7Vel=100%PDAT7Tool[1]:ggglBase[0]PTPP7Vel=100%PDAT8Tool[1]:ggglBase[0]LINP8Vel=0.5m/sCPDAT4Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP9Vel=100%PDAT9Tool[1]:ggglBase[0]PTPP9Vel=100%PDAT10Tool[1]:ggglBase[0]LINP10Vel=0.5m/sCPDAT5Tool[1]:ggglBase[0]LINP11Vel=0.5m/sCPDAT6Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP12Vel=100%PDAT11Tool[1]:ggglBase[0]PTPP12Vel=100%PDAT12Tool[1]:ggglBase[0]LINP13Vel=0.5m/sCPDAT7Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP14Vel=100%PDAT13Tool[1]:ggglBase[0]PTPP14Vel=100%PDAT14Tool[1]:ggglBase[0]LINP15Vel=0.5m/sCPDAT8Tool[1]:ggglBase[0]LINP16Vel=0.5m/sCPDAT9Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP17Vel=100%PDAT15Tool[1]:ggglBase[0]PTPP17Vel=100%PDAT16Tool[1]:ggglBase[0]LINP18Vel=0.5m/sCPDAT10Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP19Vel=100%PDAT19Tool[1]:ggglBase[0]PTPP19Vel=100%PDAT20Tool[1]:ggglBase[0]LINP20Vel=0.5m/sCPDAT11Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP21Vel=100%PDAT21Tool[1]:ggglBase[0]PTPP21Vel=100%PDAT22Tool[1]:ggglBase[0]LINP22Vel=0.5m/sCPDAT12Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP23Vel=100%PDAT23Tool[1]:ggglBase[0]PTPP23Vel=100%PDAT24Tool[1]:ggglBase[0]LINP24Vel=0.5m/sCPDAT13Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP25Vel=100%PDAT25Tool[1]:ggglBase[0]PTPP25Vel=100%PDAT26Tool[1]:ggglBase[0]LINP26Vel=0.5m/sCPDAT14Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP27Vel=100%PDAT27Tool[1]:ggglBase[0]PTPP27Vel=100%PDAT28Tool[1]:ggglBase[0]LINP28Vel=0.5m/sCPDAT15Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP29Vel=100%PDAT29Tool[1]:ggglBase[0]PTPP29Vel=100%PDAT30Tool[1]:ggglBase[0]LINP30Vel=0.5m/sCPDAT16Tool[1]:ggglBase[0]LINP31Vel=0.5m/sCPDAT17Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP32Vel=100%PDAT32Tool[1]:ggglBase[0]PTPP32Vel=100%PDAT33Tool[1]:ggglBase[0]LINP33Vel=0.5m/sCPDAT18Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP34Vel=100%PDAT34Tool[1]:ggglBase[0]PTPP34Vel=100%PDAT35Tool[1]:ggglBase[0]LINP35Vel=0.5m/sCPDAT19Tool[1]:ggglBase[0]PTPPP36Vel=100%PDAT36Tool[1]:ggglBase[0]PTPP36Vel=100%PDAT37Tool[1]:ggglBase[0]LINP37Vel=0.5m/