4. UR示教器基本操作与手动示教
UR协作机器人的手动示教是柔性装配系统开发中最基础、也最依赖手感的环节。所谓“示教”，本质上是操作者通过示教器（Teach Pendant）把机器人末端工具（TCP）移动到期望的装配位置与姿态，并把该位置记录为路点，最终形成可复现的程序。本节围绕示教器界面、点动模式、坐标系切换、路点记录、程序新建与运行五个核心操作展开，并以一个典型的“轴孔对位装配”点位示教为例，说明如何从零完成简单装配点位的示教。
一、示教器界面与安全状态
UR示教器是一块带触摸屏的手持终端，右上角为急停按钮，背面有 enabling device（三位使能开关）。界面顶部是全局工具栏，包含程序运行控制（播放、暂停、停止）、速度滑条、模式切换（手动/自动）、以及“Program”与“Installation”两个主标签。左侧通常显示程序树，右侧显示当前选中指令的参数面板，底部是 I/O 状态与日志区。
操作前必须先确认机器人处于“手动模式”，且示教器右上角显示“Normal”而非“Reduced”。手动模式下，只有按住背面使能开关到中间位置，机器人才能上电运动；松开或按到底都会立即停止。这是 UR 安全设计的关键，务必在示教前形成肌肉记忆。
二、点动模式与坐标系切换
点动（Jog）是手动示教的核心动作。UR 提供两种点动方式：关节（Joint）点动与笛卡尔（Cartesian/Tool）点动。关节点动逐个旋转六个关节，适合把机器人从奇异位形或折叠姿态中“解出来”；笛卡尔点动则沿工具坐标系的 X/Y/Z 平移，或绕 RX/RY/RZ 旋转，适合精细对位。
坐标系切换直接决定点动方向。UR 示教器可切换 Base（基座）、Tool（工具）、以及用户自定义的 Feature（特征坐标系）。在装配任务中，通常把工具坐标系定义在夹爪 TCP 上，把用户坐标系定义在装配工装或定位销上。切换后，屏幕上的方向箭头会随之改变，操作者必须看清当前坐标系再点动，否则会出现“按 X 却斜着走”的误操作。
点动速度由速度滑条控制，手动示教时建议先调到 10%～20%，接近目标点再降到 5% 以下。UR 还提供“自由驱动（Freedrive）”模式，可手动拖拽机器人到大致位置，再用点动精调，这在柔性装配中非常高效。
三、路点记录与程序新建
当 TCP 到达期望位置后，点击示教器上的“Waypoint”按钮即可记录当前位姿。UR 会保存六个关节角或笛卡尔位姿，并自动生成一个路点变量，例如 Waypoint_1。记录时要注意：路点保存的是“当前 TCP 相对于所选坐标系”的位姿，因此记录前必须确认坐标系正确。
新建程序在“Program”标签下点击“New”，命名如 Assembly_Pick。程序树中可插入 MoveJ、MoveL、MoveP 等运动指令，并把已记录的路点拖入指令作为目标点。MoveJ 适合大范围快速移动，MoveL 适合直线接近与插入，MoveP 适合对位过程中的平滑过渡。对于轴孔装配，通常 P1→P2 用 MoveJ，P2→P3 用 MoveL 低速接近，P3→P4 用 MoveL 沿工具 Z 轴以 20～30 mm/s 插入。
一个可参考的示教参数示例如下（属于教学示例，实际需根据工装与工件调整）：
| 路点 | 运动指令 | 速度 | 说明 |
|---|---|---|---|
| P1 安全位 | MoveJ | 250 mm/s | 远离工装的初始位 |
| P2 接近位 | MoveJ | 150 mm/s | 轴上方约 50 mm |
| P3 对位点 | MoveL | 30 mm/s | 轴端与孔口对齐 |
| P4 插入位 | MoveL | 20 mm/s | 沿 Z 轴插入至配合深度 |
四、程序运行与结果判断
程序编辑完成后，先把速度滑条降到 10%，按住使能开关，点击“播放”进行单步或连续运行。观察机器人是否按预期路径运动，重点看 P3→P4 插入段是否出现卡滞、偏移或力异常。若插入过程中机器人出现明显停顿或位置偏差，说明对位点 P3 的 XY 偏差过大，需要回到手动模式，用 Tool 坐标系微调 P3 的 X/Y，再重新记录。
完成上述步骤后，一个简单的轴孔装配点位示教即告完成。判断示教是否成功的依据是：程序连续运行三次，P4 插入到位后末端位置重复性偏差在 ±0.1 mm 以内，且插入过程无卡滞、无报警。若偏差偏大，优先检查 P3 对位点与工具坐标系定义，而不是直接修改 P4。掌握这套“界面确认—点动对位—坐标系切换—路点记录—程序运行”的闭环，是后续柔性装配系统开发中编写复杂程序、接入力控与视觉引导的前提。