ABB机器人的运动

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ABB机器人的运动

• 模式切换
  • 自动
    • 机器人调试好后投入运行的模式，此模式下示教器大部分功能被禁用。 最高速：6000mm/s
  • 手动
    • 手动模式下，可以进行系统参数设置、 程序的编写、手动控制机器人运动。 最高速：250mm/s
  • 手动全速
    • 一般情况下不需要用到 最高速：6000mm/s
• 运动方式
  • 单轴运动
    • 单轴运动无坐标系。 轴在运动，呈弧形运动轨迹。 右手定则：握持该轴，大拇指指向下一关节或者指向右侧。
3轴：拧螺丝上下
    • 1-3轴运动
    • 4-6轴运动
  • 线性运动
    • 1、TCP点：在工具上取一点，代替整个工具， 作为运动的基点，这一点称为TCP点。 2、站在机器人正前方，达到人机合一， 前后左右控制机器人，拧螺丝控制Z轴上下。
    • 机器人工具姿态不变，机器人 TCP 沿座标轴线性移动，上下左右前后都是直线运动。
  • 重定位运动
    • 1、如果是基坐标，用右手定则： 拇指指向坐标轴正方向（X、Y、Z），四指弯曲的方向就是机器人在该轴运动的正方向。 2、在软件中可以快捷的进行重定位运动操作，使用重定位运动也可以检验TCP设定的是否精确。
    • 重定位运动就是机器人保持TCP点不变，机器人工具沿座标轴转动，做姿态调整。也可以理解为绕轴运动。常用于焊接应用。
  • 增量
    • 摇动摇杆1次，移动一步，摇动不放手， 机器人按10步/秒运动，增量大小可以 自行调整。
• 零点校准
  • 通过对各轴机械零点位置的标定使机械模型与控制器内部理论模型匹配，提高控制精度。
  • 需要零点校准的情况
    • 新购买机器人时，厂家未进行机器人零点校准
    • SMB板卡损坏
    • SMB电池电量不足，更换电池
    • 转数计数器发生故障，修复后
    • 断电后，机器人关节轴发生了移动后
    • 转数计数器数据丢失
    • 当系统报警提示“10036转数计数器未更新”时
  • 零点校准的原理
    • 机器人本体的六个轴均有零点标记，手动将机器人各轴零点标记对准，记录当前转数计数器数据，控制器内部将自动计算出该轴的零点位置，并以此作为各轴的基准进行控制
  • 操作步骤
    • 手动移动机器人各轴至机械零点（先456轴回零，后123轴回零） > 示教器 > 校准 > 转数计数器 > 更新转数计数器（需要更新哪个轴就勾选哪个轴）
      • 更新转数计数器时必须要下电。
    • 更新好转数计数器后，手动线性运动，如果轨迹有偏差，则需要编辑电机校准偏移值 （电机偏移值贴于机身）
      • 电机偏移值一定要与手动更新的转数计数器的电机偏移值一致。
• 坐标设定
  • 四大坐标系
    • 大地坐标系（World Coordinate System）
（右手：拇指向上Z轴，食指向前X轴，中指向左Y轴） 基坐标系（Base Coordinate System） 工具坐标系（Tool Coordinate System） 工件坐标系（Work Object Coordinate System）
    • 大地坐标
      • World Coordinate System
右手：拇指向上Z轴，食指向前X轴，
中指向左Y轴。

    • 基坐标
      • Base Coordinate System 右手：拇指向上Z轴，食指向前X轴，
中指向左Y轴。

    • 工具坐标（数据）Tooldata
      • Tool Coordinate System 记录了工具的TCP、重量、重心。 先定义TCP再甩重，或者先甩重再定义TCP都可以，前提是把mass填了。 所有的工具坐标系都是以Tool0（法兰盘）为参考转化得来的。
      • 机器人工具座标系是由工具中心点TCP与座标方位组成。 机器人自带一个默认的工具数据Tool0，其中工具重量为0，重心与TCP位置都在第6轴法兰盘中心。
      • （定义）坐标系
        • TCP点（trans）
          • trans:设置工具相对于默认TCP的偏移值（mm）
          • 示教器>手动操纵>工具坐标>新建
          • 规则的工具其TCP偏移值和重心一致
          • 显示TCP的移动轨迹：仿真>监控>使用TCP追踪
          • 机器人程序支持多个 TCP，可以根据当前工作状态进行变换
          • 机器人工具被更换，重新定义 TCP 后，可以不更改程序，直接运行。
        • 框架姿态（rot）
          • 不规则的工具，先设定好其重量和工具重心，再通过四点法确定TCP的偏移值，所谓四点法既是以四种不同的姿态确定一个点的位置（如：焊枪（Weld Gun）枪口以四种不同的姿态点在一个圆锥的顶部）
            • N(N>=4)点法/TCP法
机器人TCP 通过N种不同姿态 同某定点相碰，得出多组解， 通过计算得出当前 TCP 与机 器人手腕中心点( tool0 )相应 位置，座标系方向与tool0一致。 TCP&Z法
在N点法基础上，Z点与定点 连线方向为座标系Z方向。 TCP&X,Z法
在N点法基础上，X点与定点 连线方向为座标系X方向，Z点与 定点连线方向为座标系Z方向。
            • • 4种姿态确定一个球体，TCP点为球体的中心，原理是法兰盘中心点到工具TCP点距离不变。
      • （甩）负载
        • 在不确定重心和重量的情况下可以通过调用例行程序LoadIdentify来自动生成重量和重心（这步操作叫甩配重、甩负载，甩重）。 甩配重的前提：5轴朝前、选工具数据（TCP）、创建主程序（Main）、程序指针“pp移至main”（pp:program point）
        • 重量（mass）
          • 工具的重量（kg）【一定要设置，不然会报错：41439未定义载荷】
        • 重心（cog）
          • 工具的重心（mm）【一定要设置，不然会报错：41439未定义载荷】
    • 工件坐标Wobjdata
      • Work Object Coordinate System 机器人的运动其实是TCP点的运动，其运动轨迹是相对于工件坐标而言的。 所有的工件坐标系都是以Wobj0（基坐标）为参考转化得来的。
      • 工件坐标的设定：3点法
        • X1确定原点
        • X2确定X轴与X正反向（移动任意距离）
        • Y1确认Y正方向（移动任意距离）
        • 这个确定下来的平面与线性运动的平面是有区别的，线性运动的平面是水平的，而这个平面是任意的
      • 手动操作里的XYZ位置的意思时：机器人当前选定的工具TCP点在当前工件坐标系下的位置 （Wobj0默认为基坐标系）
      • 总结
        • 创建工件坐标系时，必须选择正确的工具坐标
        • 在创建工件坐标系之前，要先定义工具的TCP点，然后再选择正确的工具来创建工件坐标系
        • 当工件位置改变，而机器人运动轨迹不变时，我们只需要新建一个工件坐标，即可将机器人的运动轨迹整体搬迁到新的工件坐标中。
  • 有效载荷Loaddata
    • 如果机器人用于搬运，就需要设置有效载荷loaddata
    • loaddata记录了重物的重量、重心
    • 如果机器人不用于搬运，则loaddata设置为默认load0，load0中的重物重量和重心均为0
• 奇异点
  • 出现奇异点，一般摇第5轴
  • 机器人运动其实是电机的转动带动机械运动。关键问题在于如何将电机的转动转换到机器人 TCP(tool centre position)点的空间运动。从机器人每个轴的角度计算出TCP点的位置坐标是正解，逆解反之。
  • 在标准的6轴运动学系统中,应当区分三种不同的奇异位置
    • 顶部奇异点
    • 完全伸展位置
    • 腕部轴奇异点
• 总结
  • 动作模式：单轴、线性、重定位；☞指手动操作机器人时的运动模式
  • 坐标系：大地、基、工具、工件；☞摇动机器人的时候选择的参考方向是哪个坐标系的方向
  • 工具坐标：规定当前选定的加工点位（TCP）或者工具的方向（机器人哪个点在空间中运动）
  • 工件坐标：规定当前选定的工件坐标系的方向和坐标原点，TCP做线性运动是基于工件坐标的
  • 不管是工具还是工件，它的重心都是默认Tool0的偏移值。我们自己新建的TCP也可以设置为默认Tool0的偏移值，或者用4、5、6点手法设定。工件坐标用3点法设定。