【ch07】工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)類型

第七章工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)類型工業(yè)和信息化工業(yè)機(jī)器人技術(shù)技能人才培養(yǎng)工程系列從書工業(yè)機(jī)器人操作與應(yīng)用——初級(jí)01PTP控制方式PARTONE01PTP控制方式點(diǎn)位(Point-To-Point，PTP，即點(diǎn)到點(diǎn))控制方式如圖7-1所示，這種控制方式只對(duì)機(jī)器人末端在作業(yè)空間中的某些規(guī)定的離散點(diǎn)上的位姿進(jìn)行控制。機(jī)器人將TCP沿最快速的軌跡移到目標(biāo)點(diǎn)，最快速的軌跡通常并不是最短的軌跡，因此其運(yùn)動(dòng)軌跡不是直線。01PTP控制方式由于機(jī)器人軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，有時(shí)弧形軌跡會(huì)比直線軌跡更快。在PTP控制方式下，只要求機(jī)器人能夠快速、準(zhǔn)確地在相鄰各點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)，對(duì)到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡不做任何規(guī)定。定位精度和運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間是PTP控制方式的兩個(gè)主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。02CP控制方式PARTTWO02CP控制方式連續(xù)軌跡(ContinuousPath，CP)控制方式通常是指LIN(直線)和CIRC(圓弧)軌跡控制方式，如圖7-2所示。CP控制方式對(duì)機(jī)器人末端在作業(yè)空間中的位姿進(jìn)行連續(xù)控制要求其嚴(yán)格按照預(yù)定的軌跡和速度在一定的精度范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度可控，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)連續(xù)、同步地進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，其末端即可形成連續(xù)的軌跡。CP控制方式的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是機(jī)器人末端位姿的軌跡精度及平穩(wěn)性。CP控制方式常用于弧焊、點(diǎn)焊搬運(yùn)、涂膠等對(duì)軌跡要求嚴(yán)格的工藝中。02CP控制方式03軌跡路徑逼近功能PARTTHREE03軌跡路徑逼近功能在實(shí)際的調(diào)試過(guò)程中，為了加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程，縮短生產(chǎn)節(jié)拍，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡中的過(guò)渡點(diǎn)或一些無(wú)須精確到達(dá)的點(diǎn)，需要進(jìn)行軌跡路徑的優(yōu)化。一般KRC4系統(tǒng)會(huì)采用軌跡路徑逼近的方式進(jìn)行優(yōu)化。KUKA機(jī)器人的CONT運(yùn)動(dòng)指即可實(shí)現(xiàn)軌跡路徑逼近功能，如表7-1所示。軌跡路徑逼近意味著TCP不會(huì)精確移到點(diǎn)坐標(biāo)，它會(huì)提前離開精確保持輪廓的軌跡，被引導(dǎo)沿著軌跡路徑逼近輪廓運(yùn)動(dòng)，該輪廓止于下一個(gè)運(yùn)動(dòng)指令的精確位置點(diǎn)。03軌跡路徑逼近功能03軌跡路徑逼近功能需要注意的是，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的速度、加速度、圓滑過(guò)渡距離等參數(shù)也影響軌跡路徑逼近輪廓。軌跡路徑逼近功能的優(yōu)點(diǎn)是能減少機(jī)器人磨損，減短節(jié)拍時(shí)間。04工業(yè)機(jī)器人零點(diǎn)標(biāo)定PARTFOUR04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯KUKA機(jī)器人所需要的運(yùn)動(dòng)指令可以通過(guò)聯(lián)機(jī)表格的方式輸入，用戶能夠比較方便地進(jìn)行程序的錄入及程序點(diǎn)的記錄，還可根據(jù)工藝要求方便地修改程序點(diǎn)的位置，增加一些輸入/輸出指令等。首先“打開”或“選定”要編輯的程序，點(diǎn)擊“指令”一“運(yùn)動(dòng)”選項(xiàng)，選擇運(yùn)動(dòng)控制方式，如圖7-3所示。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯點(diǎn)擊聯(lián)機(jī)表格中“P1”后面的按鈕可進(jìn)行位置點(diǎn)P1的相關(guān)參數(shù)設(shè)定，如圖7-4所示。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯在和“Vel=”處可進(jìn)行當(dāng)前位置點(diǎn)軌跡路徑逼近和運(yùn)行速度的設(shè)定，如圖7-5所示。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯點(diǎn)擊“CPDATA2”后面的按鈕可進(jìn)行移動(dòng)參數(shù)設(shè)定，如圖7-6所示。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯在LIN和CIRC控制方式下，機(jī)器人沿軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)，用戶可以準(zhǔn)確定義方向?qū)б?，如圖7-7所示。工具在運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)處的姿態(tài)可能不同。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯LIN控制方式下的方向?qū)б袠?biāo)準(zhǔn)、手動(dòng)PTP、恒定的方向三種。標(biāo)準(zhǔn):如圖7-8所示，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡為從P1點(diǎn)至P2點(diǎn)的線性軌跡，工具的姿態(tài)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷變化。手動(dòng)PTP:在機(jī)器人以標(biāo)準(zhǔn)方式到達(dá)奇點(diǎn)位置時(shí)，就可以使用“手動(dòng)PTP”方向?qū)б?，因?yàn)樾枰ㄟ^(guò)軸角度的線性軌跡路徑逼近(按軸坐標(biāo)的移動(dòng))進(jìn)行姿態(tài)變化。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯KUKA6軸機(jī)器人的奇點(diǎn)位置共有三個(gè),奇點(diǎn)位置是指在給定狀態(tài)和步驟順序的情況下無(wú)法通過(guò)逆向運(yùn)算(將笛卡兒坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成軸坐標(biāo))得出唯一數(shù)值的位置。在這種情況下，非常小的笛卡兒坐標(biāo)變化也能導(dǎo)致非常大的軸坐標(biāo)變化。奇點(diǎn)不是機(jī)械特性，而是數(shù)學(xué)特性，出于此原因，只有在CP控制方式下才會(huì)出現(xiàn)奇點(diǎn)。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯三個(gè)奇點(diǎn)的位置如下。奇點(diǎn)A:頂部奇點(diǎn)，在A4、A5A的交點(diǎn)位于A1軸正上方時(shí)產(chǎn)生。奇點(diǎn)B:延伸奇點(diǎn)，在A軸的中點(diǎn)位于A2軸和A3軸的延長(zhǎng)線上時(shí)產(chǎn)生。奇點(diǎn)C:腕關(guān)節(jié)奇點(diǎn)，在A4軸和A6軸彼此平行，且A5軸處于正負(fù)0.01812”的范圍內(nèi)時(shí)產(chǎn)生。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯恒定的方向:如圖7-9所示，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡為從P1點(diǎn)至P2點(diǎn)的線性軌跡，工具的姿態(tài)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持不變，機(jī)器人的姿態(tài)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中也始終保持不變。在一些特殊的工藝中需要用到此功能，如切割、激光焊接等。CIRC控制方式下的方向?qū)б灿袠?biāo)準(zhǔn)、手動(dòng)PTP、恒定的方向三種。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯標(biāo)準(zhǔn):如圖7-10所示，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡為從P1點(diǎn)至P4點(diǎn)的圓弧軌跡，工具的姿態(tài)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不斷變化。手動(dòng)PTP:在機(jī)器人以標(biāo)準(zhǔn)方式到達(dá)奇點(diǎn)位置時(shí)，就可以使用“手動(dòng)PTP”方向?qū)б驗(yàn)樾枰ㄟ^(guò)軸角度的線性軌跡路徑逼近(按軸標(biāo)的移動(dòng))進(jìn)行姿態(tài)變化。04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯恒定的方向:如圖7-11所示，機(jī)人運(yùn)動(dòng)軌跡為從P1點(diǎn)至P4點(diǎn)的圓弧軌跡，工具的姿態(tài)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持不變，機(jī)器人的姿態(tài)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中也始終保持不變。CIRC指令是通過(guò)輔助點(diǎn)坐標(biāo)和目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行圓弧軌跡確認(rèn)的，如圖7-12所示04工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令編輯P4點(diǎn)為上一條運(yùn)動(dòng)指令的目標(biāo)點(diǎn)，同時(shí)是CIRC指令的起始點(diǎn)，P5點(diǎn)為輔助點(diǎn)，P6點(diǎn)為目標(biāo)點(diǎn)，通過(guò)點(diǎn)擊“輔助點(diǎn)坐標(biāo)”按鈕可記錄輔助點(diǎn)位置，通過(guò)點(diǎn)擊“目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)”按鈕可記錄目標(biāo)點(diǎn)位置。如果想放