一、方案背景
考慮到工業(yè)機器人普遍具備6個自由度，在笛卡爾空間中能輕松實現(xiàn)X,Y,Z,A,B,C 六維剛體運動，所以若把工業(yè)機器人變身為數(shù)控機床，能擴大加工范圍，實現(xiàn)車銑、車削、車磨、銑削等復(fù)合機加工應(yīng)用，是業(yè)內(nèi)的一個共通理想。
現(xiàn)實情況是工業(yè)機器人的軌跡精度不夠高，以KUKA Quantec系列機器人為例，其軌跡絕對精度在1mm量級，而數(shù)控機床普遍加工精度量級≤1絲(0.01mm）。所以把工業(yè)機器人用于機加工仍存在諸多難點及痛點。
在某些精度要求不是特別高的打磨、拋光、去毛刺等預(yù)加工處理，以及某些非金屬材質(zhì)的銑削加工如木材、塑件、3D打印件等，應(yīng)用工業(yè)機器人來替代數(shù)據(jù)機床完成機加工已經(jīng)變成了一個研究熱點。
二、德國模式
德國有一家公司叫西門子公司，西門子PLC、數(shù)控系統(tǒng)全球知名；還有一家公司叫庫卡機器人公司，其工業(yè)機器人比較知名（被美的收購后知名度提升）。
庫卡機器人采用的永磁同步伺服電機是由德國西門子提供的專用型號。
庫卡機器人在被美的全資收購之前，德國政府監(jiān)管層尋求西門子公司并購庫卡機器人以防止德國技術(shù)被中資掌握，但西門子公司不為所動，一是有些看不上產(chǎn)品利潤較低的庫卡機器人，二是如果西門子也要造工業(yè)機器人的話，以其技術(shù)實力，那是輕而易舉之事。
2015年筆者參加KUKA德國總部培訓(xùn)，由德國工程師做的“西門子數(shù)控系統(tǒng)與庫卡機器人融合”的專題報告：西門子數(shù)控系統(tǒng)多軸運動控制技術(shù)完全可以替代庫卡機器人控制器，實現(xiàn)對機器人6個關(guān)節(jié)伺服軸的聯(lián)動控制，實現(xiàn)銑削等多種復(fù)合機加工應(yīng)用。
三、解決方案
（1）軟件：
KUKA.CNC SINUMERIK:
由KUKA機器人提供的工藝軟件包，用于連接西門子840D sl數(shù)控系統(tǒng)與KUKA KRC4機器人控制柜。
KUKA.CNC工作原理
由數(shù)控系統(tǒng)做主站，機器人做從站；
G代碼中的運動指令由機器人執(zhí)行；
路徑規(guī)劃在SINUMERIK中執(zhí)行；
工業(yè)機器人僅作為機加工工具。
（2）硬件：
西門子840D SINUMERIK
作為上位機控制器，負責路徑規(guī)劃、指令發(fā)送。
KUKA KRC4控制柜：
作為從站控制器，負責接收、執(zhí)行主站指令。
西門子ET200S模塊：
高速通訊版，用于總線數(shù)據(jù)交換。
（3）通訊：
須安裝KUKA.ProfiNet/ProfiSafe軟件包，以支持PROFINET(PROFISAFE)通訊，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示：
