4. KUKA示教器与基础操作

KUKA机器人的现场编程与调试，绝大多数工作都围绕示教器（smartPAD）展开。它既是机器人的“遥控器”，也是程序编辑器、状态监视器和安全操作终端。理解示教器的界面分区、手动移动方式、坐标系切换逻辑，以及从新建程序到点位示教、程序回放的完整链路，是后续焊接自动化系统开发的基础。本节以KR C4控制柜配KR 6 R900六轴机器人为例，说明这些基础操作的实际做法与判断依据。

一、示教器界面分区与关键按键

smartPAD正面大致分为四个功能区。左上角是状态显示区，显示当前运行方式（T1、T2、AUT、EXT）、程序名、坐标系、工具号与基坐标号；右上角是信息与消息区，显示KCP状态、报警号和提示信息。中间是显示与操作区，包含主菜单、状态键、导航键和软键栏。下方是手动操作区，包括使能开关、轴键、坐标系键和倍率键。右侧还有急停、模式选择开关和钥匙开关。

操作前必须确认三件事：模式开关处于T1（手动慢速），倍率调至较低档（如3%～10%），使能开关处于中位。使能开关是三档设计：轻按第一档为“使能”，重按到底为“断开”，松开为“断开”。只有在第一档保持时，手动移动才有效。这是防止误动作的第一道防线。

二、手动移动与坐标系切换

手动移动机器人有四种坐标系可选，通过示教器上的坐标系键切换，状态区会显示当前坐标系缩写：

• 轴坐标（A1～A6）：单独移动某一关节轴，适合大范围调整姿态或避开奇异位形。
• 世界坐标（WORLD）：以机器人基座为原点，X、Y、Z方向固定，适合粗略定位。
• 基坐标（BASE）：以当前定义的工件/夹具坐标系为参照，焊接作业中最常用。
• 工具坐标（TOOL）：以焊枪TCP为原点，沿焊枪方向移动，适合精确调整焊枪姿态。

切换坐标系时，机器人当前姿态不变，但轴键对应的运动方向会改变。例如在TOOL坐标下按X+，焊枪沿自身轴线方向前进；在BASE坐标下按X+，则沿工件坐标系的X方向平移。焊接示教时通常先切到BASE做粗定位，再切到TOOL微调焊枪角度和干伸长。

手动移动时还要注意倍率键：倍率越低，单次按键位移越小，越适合接近焊缝。接近焊点时建议降到1%～3%，避免碰撞或过冲。

三、程序创建与点位示教

在T1模式下，通过主菜单进入“程序编辑器”，选择“新建”并命名程序，例如WELD_DEMO01。程序默认以DEF WELD_DEMO01()开头，以END结尾。示教点位时，将光标移到目标行，手动移动机器人到所需位置，按“示教”软键即可记录当前点位。KUKA默认使用PTP（点到点）和LIN（直线）两种运动指令，焊接轨迹通常用LIN保证焊缝平直。

一个典型的焊接示教程序结构如下：

DEF WELD_DEMO01()
  ; 初始化
  $VEL.CP = 0.2        ; 直线速度 0.2 m/s
  $APO.CDIS = 50       ; 逼近距离 50 mm
  ; 回安全点
  PTP HOME Vel=100% DEFAULT
  ; 接近焊缝起点
  LIN P1 Vel=0.3 m/s C_DIS
  ; 焊接段
  LIN P2 Vel=0.2 m/s C_DIS
  LIN P3 Vel=0.2 m/s C_DIS
  ; 收弧并退回
  LIN P4 Vel=0.3 m/s C_DIS
  PTP HOME Vel=100% DEFAULT
END

示教时要注意：P1为接近点，应位于焊缝起点上方约10～20 mm；P2为起弧点，需与工件表面保持合适干伸长；P3为收弧点；P4为退回点。每个点位示教后，可在状态区查看当前BASE和TOOL号，确认与焊接工艺要求一致。若点位姿态偏差较大，可切到TOOL坐标微调焊枪角度，再重新示教该点。

四、程序运行与回放

程序示教完成后，先在T1模式下用“单步”方式逐行回放，观察每个点位是否准确、运动轨迹是否干涉。确认无误后，将模式开关切到AUT，倍率逐步提高，执行完整回放。回放过程中重点关注：机器人是否按预期路径运动、焊枪姿态是否稳定、接近焊点时是否有异常减速或抖动。

如果回放时出现“无法到达”或“奇异点”报警，通常是因为点位姿态超出关节范围或接近奇异位形。此时应回到T1，调整该点位的姿态或增加过渡点，再重新示教。焊接程序回放时还要确认焊接电源已使能、保护气体已开启，否则会出现空走不焊接的情况。