工業(yè)機器人控制器：FANUC R-30iB：機器人末端執(zhí)行器控制與編程

工業(yè)機器人控制器：FANUCR-30iB：機器人末端執(zhí)行器控制與編程1工業(yè)機器人控制器：FANUCR-30iB：機器人末端執(zhí)行器控制與編程1.1FANUCR-30iB控制器簡介1.1.11控制器硬件結(jié)構(gòu)FANUCR-30iB控制器是FANUC公司為工業(yè)機器人設(shè)計的高性能控制系統(tǒng)。其硬件結(jié)構(gòu)主要包括以下幾個關(guān)鍵部分：主控制單元：負責(zé)處理機器人的運動控制和邏輯控制，包括CPU、內(nèi)存和存儲設(shè)備。I/O單元：用于連接外部設(shè)備，如傳感器、執(zhí)行器等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。電源單元：為整個控制器提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。操作面板：提供人機交互界面，操作者可以通過操作面板對機器人進行控制和編程。伺服驅(qū)動器：控制機器人的關(guān)節(jié)電機，實現(xiàn)精確的運動控制。安全電路：確保在異常情況下，機器人能夠立即停止，保護人員和設(shè)備的安全。1.1.22控制器軟件系統(tǒng)FANUCR-30iB控制器的軟件系統(tǒng)基于FANUC的專有操作系統(tǒng)，提供了豐富的編程和控制功能。軟件系統(tǒng)主要包括：運動控制軟件：實現(xiàn)機器人的路徑規(guī)劃和運動控制，確保機器人能夠按照預(yù)定的軌跡和速度移動。邏輯控制軟件：支持梯形圖、功能塊圖和結(jié)構(gòu)化文本等編程語言，用于實現(xiàn)機器人的邏輯控制和任務(wù)調(diào)度。通信軟件：支持多種通信協(xié)議，如EtherCAT、ProfiNET等，便于與外部設(shè)備和系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換。診斷和維護軟件：提供系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控和故障診斷功能，幫助維護人員快速定位和解決問題。1.1.33R-30iB控制器操作面板FANUCR-30iB控制器的操作面板是操作者與機器人交互的主要界面，提供了直觀的操作方式和豐富的功能。操作面板包括：示教器：手持式設(shè)備，用于手動移動機器人、創(chuàng)建和編輯程序、設(shè)置參數(shù)等。顯示屏：顯示機器人的狀態(tài)信息、程序編輯界面和報警信息等。鍵盤和按鈕：用于輸入數(shù)據(jù)、選擇功能和執(zhí)行操作。1.2機器人末端執(zhí)行器控制與編程1.2.11末端執(zhí)行器的連接與配置末端執(zhí)行器（End-Effector）是安裝在機器人末端，用于執(zhí)行特定任務(wù)的工具。在FANUCR-30iB控制器中，末端執(zhí)行器的連接和配置通常通過I/O單元實現(xiàn)。以下是一個示例，展示如何在FANUCR-30iB控制器中配置一個簡單的末端執(zhí)行器（如夾爪）：;配置末端執(zhí)行器的I/O信號

R[1]=1;設(shè)置輸出信號R[1]為1，控制夾爪打開

R[2]=0;設(shè)置輸出信號R[2]為0，控制夾爪關(guān)閉

;讀取末端執(zhí)行器的狀態(tài)

DI[1]=1;讀取輸入信號DI[1]，檢查夾爪是否打開

DI[2]=0;讀取輸入信號DI[2]，檢查夾爪是否關(guān)閉1.2.22末端執(zhí)行器的編程示例在FANUCR-30iB控制器中，可以通過編寫程序來控制末端執(zhí)行器的運動和操作。以下是一個簡單的示例，展示如何使用FANUC的R-30iB控制器編程語言（如R-J3iB）來控制一個夾爪執(zhí)行抓取和釋放動作：;定義程序

PR[1]=LPOS;保存當(dāng)前位置

R[1]=1;打開夾爪

JP[1];移動到預(yù)設(shè)位置P[1]

R[2]=0;關(guān)閉夾爪

JP[2];移動到預(yù)設(shè)位置P[2]

R[1]=0;釋放夾爪

JPR[1];返回到保存的位置1.2.33末端執(zhí)行器的高級控制FANUCR-30iB控制器還支持更高級的末端執(zhí)行器控制，如力控制、視覺引導(dǎo)和智能抓取等。這些功能通常需要與外部傳感器和設(shè)備配合使用，通過編程實現(xiàn)復(fù)雜的任務(wù)。例如，使用力傳感器進行力控制：;力控制示例

F[1]=10;設(shè)置力傳感器的力閾值為10N

LP[1],FINE,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,1000,100

#2.機器人末端執(zhí)行器基礎(chǔ)知識

##2.1末端執(zhí)行器類型與應(yīng)用

末端執(zhí)行器，作為工業(yè)機器人的重要組成部分，其設(shè)計和選擇直接影響到機器人的工作性能和應(yīng)用范圍。根據(jù)不同的工作需求，末端執(zhí)行器可以分為多種類型，包括但不限于：

-**夾持器（Grippers）**:用于抓取和釋放物體，常見于裝配、搬運等任務(wù)中。夾持器可以是兩指的、多指的，也可以是真空吸盤或磁性夾持器。

-**焊接工具（WeldingTools）**:用于焊接作業(yè)，包括點焊和弧焊。焊接工具需要與機器人控制器緊密配合，以實現(xiàn)精確的焊接路徑和焊接參數(shù)控制。

-**噴漆工具（PaintingTools）**:用于自動化噴漆，需要精確控制噴嘴的位置和噴漆的流量，以確保涂層均勻。

-**切割工具（CuttingTools）**:用于切割材料，如激光切割、等離子切割等，要求高精度和高穩(wěn)定性。

-**傳感器（Sensors）**:用于檢測環(huán)境或物體狀態(tài)，如力矩傳感器、視覺傳感器等，幫助機器人做出更智能的決策。

###示例：夾持器控制

假設(shè)我們有一個兩指夾持器，需要控制其開合以抓取一個直徑為50mm的圓柱體。在FANUCR-30iB控制器中，可以通過以下代碼控制夾持器：

```r30ib

;控制夾持器閉合

UO[1]=ON

WaitTime1.0

UO[2]=OFF

;控制夾持器打開

UO[1]=OFF

WaitTime1.0

UO[2]=ON在上述示例中，UO[1]和UO[2]是與夾持器相連的輸出信號，分別控制夾持器的閉合和打開。WaitTime指令用于確保夾持器有足夠的時間響應(yīng)控制信號。1.32末端執(zhí)行器與機器人接口末端執(zhí)行器與機器人的接口設(shè)計是確保兩者能夠有效協(xié)同工作的關(guān)鍵。接口不僅包括物理連接，如機械接口和電氣接口，還包括數(shù)據(jù)通信接口，用于傳遞控制信號和狀態(tài)信息。機械接口:確保末端執(zhí)行器能夠牢固地安裝在機器人手臂末端，并能夠承受工作過程中的負載和力矩。電氣接口:提供電源和控制信號的連接，包括數(shù)字信號和模擬信號的傳輸。數(shù)據(jù)通信接口:通過網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ猛ㄐ艆f(xié)議，實現(xiàn)機器人控制器與末端執(zhí)行器之間的數(shù)據(jù)交換，如狀態(tài)監(jiān)測、位置反饋等。1.3.1示例：通過I/O信號控制末端執(zhí)行器在FANUCR-30iB中，可以通過I/O信號來控制末端執(zhí)行器。例如，使用DI信號讀取末端執(zhí)行器的狀態(tài)，使用DO信號發(fā)送控制指令：;讀取末端執(zhí)行器狀態(tài)

DI[1]=ON

WaitDIDI[1],ON

IFDI[1]==ONTHEN

;末端執(zhí)行器已準(zhǔn)備好

;執(zhí)行下一步操作

ELSE

;末端執(zhí)行器未準(zhǔn)備好

;停止操作或進行錯誤處理

ENDIF

;發(fā)送控制指令給末端執(zhí)行器

DO[1]=ON

WaitTime1.0

DO[1]=OFF1.43末端執(zhí)行器控制原理末端執(zhí)行器的控制原理涉及信號傳輸、狀態(tài)監(jiān)測和反饋控制。機器人控制器通過I/O信號與末端執(zhí)行器通信，發(fā)送控制指令并接收狀態(tài)反饋?？刂七^程通常包括以下步驟：指令發(fā)送:機器人控制器根據(jù)任務(wù)需求，通過輸出信號（如DO信號）向末端執(zhí)行器發(fā)送控制指令。狀態(tài)監(jiān)測:通過輸入信號（如DI信號）監(jiān)測末端執(zhí)行器的狀態(tài)，確保其按照預(yù)期工作。反饋控制:根據(jù)末端執(zhí)行器的狀態(tài)反饋，調(diào)整控制策略，實現(xiàn)閉環(huán)控制，提高操作精度和穩(wěn)定性。1.4.1示例：閉環(huán)控制下的末端執(zhí)行器調(diào)整假設(shè)我們需要使用末端執(zhí)行器抓取一個物體，但物體的位置有輕微偏差。通過視覺傳感器獲取物體的實際位置，并調(diào)整末端執(zhí)行器的抓取位置，實現(xiàn)閉環(huán)控制：;初始化視覺傳感器

UO[3]=ON

WaitTime2.0

UO[3]=OFF

;讀取視覺傳感器數(shù)據(jù)

DI[10]=ON

WaitDIDI[10],ON

IFDI[10]==ONTHEN

;獲取物體位置偏差

DX[1]=DX[1]+10.0

DX[2]=DX[2]-5.0

DX[3]=DX[3]+2.0

;調(diào)整末端執(zhí)行器位置

P[1].posx=P[1].posx+DX[1]

P[1].posy=P[1].posy+DX[2]

P[1].posz=P[1].posz+DX[3]

;執(zhí)行抓取動作

JP[1]

UO[1]=ON

WaitTime1.0

UO[1]=OFF

ENDIF在本例中，UO[3]用于初始化視覺傳感器，DI[10]用于接收傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒的信號。DX[1]、DX[2]和DX[3]分別表示物體在X、Y、Z軸上的位置偏差。通過調(diào)整末端執(zhí)行器的目標(biāo)位置P[1]，實現(xiàn)對物體的精確抓取。以上內(nèi)容詳細介紹了工業(yè)機器人末端執(zhí)行器的基礎(chǔ)知識，包括末端執(zhí)行器的類型與應(yīng)用、與機器人接口的連接方式，以及控制原理。通過具體的代碼示例，展示了如何在FANUCR-30iB控制器中實現(xiàn)末端執(zhí)行器的控制和調(diào)整，為工業(yè)自動化領(lǐng)域的技術(shù)人員提供了實用的參考。2FANUCR-30iB末端執(zhí)行器連接與配置2.11連接末端執(zhí)行器至控制器在工業(yè)自動化領(lǐng)域，F(xiàn)ANUCR-30iB控制器是廣泛使用的機器人控制系統(tǒng)之一。連接末端執(zhí)行器（End-of-ArmTooling,EOAT）至控制器是實現(xiàn)機器人自動化任務(wù)的關(guān)鍵步驟。末端執(zhí)行器可以是夾爪、吸盤、焊接工具等，用于執(zhí)行特定的工業(yè)操作。2.1.1連接步驟確定連接類型：首先，確認末端執(zhí)行器的連接類型，如數(shù)字信號、模擬信號或現(xiàn)場總線（如ProfiNet、EtherCAT等）。物理連接：將末端執(zhí)行器的電纜連接到控制器的相應(yīng)接口上。確保連接正確且牢固。信號線檢查：使用萬用表檢查信號線的連通性，確保沒有短路或斷路。電源連接：如果末端執(zhí)行器需要外部電源，連接電源線并檢查電壓是否符合要求。2.22配置末端執(zhí)行器信號配置末端執(zhí)行器信號是確保機器人能夠正確識別和控制末端執(zhí)行器的關(guān)鍵。FANUCR-30iB控制器通過數(shù)字輸入/輸出信號（DI/DO）或模擬信號（AI/AO）與末端執(zhí)行器通信。2.2.1配置示例假設(shè)我們配置一個夾爪，使用數(shù)字信號進行控制：;在FANUCR-30iB控制器中配置夾爪信號

DI[101]=0;夾爪關(guān)閉信號

DI[102]=0;夾爪打開信號

DO[101]=0;控制夾爪關(guān)閉

DO[102]=0;控制夾爪打開

;在程序中使用夾爪

WHILETRUEDO

;檢查夾爪關(guān)閉信號

IFDI[101]=ONTHEN

DO[101]=ON;執(zhí)行夾爪關(guān)閉

ENDIF

;檢查夾爪打開信號

IFDI[102]=ONTHEN

DO[102]=ON;執(zhí)行夾爪打開

ENDIF

WAIT(0.1);等待0.1秒，避免信號檢測過于頻繁

ENDWHILE2.2.2解釋DI[101]和DI[102]是數(shù)字輸入信號，分別用于接收夾爪關(guān)閉和打開的命令。DO[101]和DO[102]是數(shù)字輸出信號，用于向夾爪發(fā)送關(guān)閉和打開的控制信號。WHILETRUEDO循環(huán)用于持續(xù)檢測輸入信號。WAIT(0.1)用于避免信號檢測過于頻繁，減少CPU負擔(dān)。2.33校準(zhǔn)末端執(zhí)行器校準(zhǔn)末端執(zhí)行器是確保其在機器人坐標(biāo)系中準(zhǔn)確定位的必要步驟。校準(zhǔn)過程通常包括確定末端執(zhí)行器的零點位置和測量其相對于機器人基座的偏移量。2.3.1校準(zhǔn)步驟零點定位：將末端執(zhí)行器移動到其自然零點位置，通常是完全打開或完全關(guān)閉的狀態(tài)。記錄位置：在控制器中記錄末端執(zhí)行器的零點位置。偏移量測量：使用測量工具（如激光跟蹤儀）測量末端執(zhí)行器相對于機器人基座的偏移量。輸入偏移量：將測量得到的偏移量輸入到控制器中，用于后續(xù)的運動控制計算。2.3.2校準(zhǔn)示例假設(shè)我們校準(zhǔn)一個夾爪，使其在機器人坐標(biāo)系中的位置準(zhǔn)確無誤：;定義夾爪的偏移量

OFFSET[1]={0,0,0,0,0,0};初始偏移量

;執(zhí)行校準(zhǔn)程序

OFFSET[1]={100,0,0,0,0,0};假設(shè)測量得到的X軸偏移量為100mm

;在程序中應(yīng)用偏移量

JP[1]OFFSETOFFSET[1],100%FINE2.3.3解釋OFFSET[1]是用于存儲夾爪偏移量的變量。OFFSET[1]={100,0,0,0,0,0}表示在X軸方向上，夾爪相對于機器人基座有100mm的偏移。JP[1]OFFSETOFFSET[1],100%FINE是關(guān)節(jié)運動指令，應(yīng)用了偏移量，確保機器人移動到正確的位置。通過以上步驟，可以確保FANUCR-30iB控制器與末端執(zhí)行器之間的連接穩(wěn)定、信號配置正確以及末端執(zhí)行器在機器人坐標(biāo)系中的位置準(zhǔn)確，從而實現(xiàn)高效、精確的自動化操作。3末端執(zhí)行器編程基礎(chǔ)3.11R-30iB編程語言概述在工業(yè)機器人領(lǐng)域，F(xiàn)ANUCR-30iB控制器使用了一種專為機器人設(shè)計的編程語言，稱為FANUCRobotLanguage(FRL)或更常見的R-LANGUAGE。這種語言允許用戶對機器人進行精確控制，包括其運動、I/O控制、傳感器數(shù)據(jù)處理等。R-LANGUAGE是一種基于文本的編程語言，它使用類似于自然語言的結(jié)構(gòu)，使得編程過程直觀且易于理解。3.1.1語言特性運動指令：如J（關(guān)節(jié)運動）和L（線性運動），用于控制機器人在空間中的移動。條件語句：如IF和WHILE，用于基于條件執(zhí)行不同的代碼塊。變量和數(shù)據(jù)類型：支持整數(shù)、實數(shù)、字符串和數(shù)組等數(shù)據(jù)類型，用于存儲和處理數(shù)據(jù)。函數(shù)和子程序：允許用戶定義可重復(fù)使用的代碼段，提高編程效率和代碼的可讀性。3.1.2示例代碼下面是一個簡單的R-LANGUAGE程序示例，用于控制機器人移動到預(yù)設(shè)位置：;程序開始

PR[1]=JPOS;;將當(dāng)前位置存儲為PR[1]

JP[1];;使用關(guān)節(jié)運動指令移動到P[1]位置

LP[2];;使用線性運動指令移動到P[2]位置

PR[2]=LPOS;;將當(dāng)前位置存儲為PR[2]

;程序結(jié)束在這個例子中，PR[1]和PR[2]是位置寄存器，用于存儲機器人位置。JPOS和LPOS分別代表關(guān)節(jié)位置和線性位置。J和L是運動指令，分別用于關(guān)節(jié)運動和線性運動。3.22創(chuàng)建末端執(zhí)行器控制程序末端執(zhí)行器，如抓手、焊槍或噴漆槍，是工業(yè)機器人的重要組成部分，用于執(zhí)行特定任務(wù)。在FANUCR-30iB控制器中，可以通過編程來控制末端執(zhí)行器的開啟、關(guān)閉或調(diào)整其參數(shù)。3.2.1控制末端執(zhí)行器控制末端執(zhí)行器通常涉及I/O控制，即通過機器人控制器的輸入/輸出信號來操作外部設(shè)備。在R-LANGUAGE中，可以使用DI（數(shù)字輸入）和DO（數(shù)字輸出）指令來讀取和設(shè)置I/O信號。3.2.2示例代碼假設(shè)我們有一個抓手，當(dāng)DO[1]信號為ON時，抓手閉合；當(dāng)DO[1]信號為OFF時，抓手打開。下面的代碼示例展示了如何控制抓手：;程序開始

DO[1]=ON;;閉合抓手

JP[1];;移動到抓取位置

DO[1]=OFF;;打開抓手

JP[2];;移動到放置位置

DO[1]=ON;;閉合抓手（放置物品）

;程序結(jié)束3.2.3數(shù)據(jù)處理在控制末端執(zhí)行器時，可能需要處理傳感器數(shù)據(jù)，如力傳感器或視覺傳感器的輸出，以實現(xiàn)更精確的控制。R-LANGUAGE支持數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)學(xué)運算和邏輯運算。3.2.4示例代碼假設(shè)我們使用一個力傳感器來檢測抓手是否成功抓取了物品。下面的代碼示例展示了如何讀取力傳感器數(shù)據(jù)并基于該數(shù)據(jù)控制抓手：;程序開始

DI[1]=0;;初始化力傳感器讀數(shù)

DO[1]=ON;;嘗試閉合抓手

JP[1];;移動到抓取位置

WHILEDI[1]<10DO;等待直到力傳感器讀數(shù)大于10

SLEEP100;;等待100毫秒

ENDWHILE;

DO[1]=OFF;;打開抓手（已成功抓?。?/p>

JP[2];;移動到放置位置

DO[1]=ON;;閉合抓手（放置物品）

;程序結(jié)束在這個例子中，DI[1]是數(shù)字輸入信號，用于讀取力傳感器的輸出。WHILE循環(huán)用于等待直到力傳感器讀數(shù)達到預(yù)設(shè)值，表明物品已被成功抓取。3.33調(diào)試與優(yōu)化程序調(diào)試和優(yōu)化是確保機器人程序正確運行和提高效率的關(guān)鍵步驟。在FANUCR-30iB控制器中，提供了多種工具和方法來幫助用戶進行調(diào)試和優(yōu)化。3.3.1調(diào)試工具單步執(zhí)行：允許用戶逐行執(zhí)行程序，觀察每一步的執(zhí)行結(jié)果。I/O監(jiān)視器：用于實時監(jiān)控輸入/輸出信號的狀態(tài)，確保信號正確觸發(fā)。錯誤日志：記錄程序執(zhí)行過程中的任何錯誤或警告，幫助用戶定位問題。3.3.2優(yōu)化策略路徑優(yōu)化：通過調(diào)整機器人運動路徑，減少運動時間或避免碰撞。代碼優(yōu)化：簡化代碼結(jié)構(gòu)，減少不必要的循環(huán)或條件判斷，提高程序執(zhí)行效率。硬件優(yōu)化：選擇合適的末端執(zhí)行器和傳感器，以提高任務(wù)執(zhí)行的精度和速度。3.3.3示例代碼下面是一個使用單步執(zhí)行和I/O監(jiān)視器進行調(diào)試的示例。假設(shè)我們正在調(diào)試一個程序，該程序需要在抓取物品后檢查力傳感器的讀數(shù)是否正確：;程序開始

DI[1]=0;;初始化力傳感器讀數(shù)

DO[1]=ON;;嘗試閉合抓手

JP[1];;移動到抓取位置

WHILEDI[1]<10DO;等待直到力傳感器讀數(shù)大于10

SLEEP100;;等待100毫秒

ENDWHILE;

DO[1]=OFF;;打開抓手（已成功抓取）

JP[2];;移動到放置位置

DO[1]=ON;;閉合抓手（放置物品）

;程序結(jié)束在調(diào)試過程中，可以使用單步執(zhí)行來檢查DI[1]的讀數(shù)是否在預(yù)期的時間內(nèi)達到10。同時，I/O監(jiān)視器可以用來確認DO[1]信號是否正確地觸發(fā)了抓手的閉合和打開。3.3.4結(jié)論通過理解和掌握R-LANGUAGE的基本指令和控制結(jié)構(gòu)，結(jié)合使用調(diào)試工具和優(yōu)化策略，可以有效地控制FANUCR-30iB控制器下的工業(yè)機器人及其末端執(zhí)行器，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)過程中的各種任務(wù)。4高級末端執(zhí)行器控制技術(shù)4.11力矩控制與應(yīng)用力矩控制是工業(yè)機器人控制中的一項高級技術(shù)，它允許機器人在與環(huán)境交互時，能夠感知并調(diào)整其力矩輸出，以實現(xiàn)更精確、更安全的操作。在FANUCR-30iB控制器中，力矩控制可以通過使用ForceControl功能來實現(xiàn)，這使得機器人能夠根據(jù)外部力的變化調(diào)整其運動，從而在裝配、打磨、拋光等任務(wù)中表現(xiàn)出色。4.1.1原理力矩控制基于力傳感器的反饋，這些傳感器可以安裝在機器人關(guān)節(jié)或末端執(zhí)行器上，以測量機器人與環(huán)境之間的相互作用力?？刂破魍ㄟ^比較實際力矩與目標(biāo)力矩，調(diào)整電機的電流，從而控制力矩輸出。這種控制方式可以確保機器人在執(zhí)行任務(wù)時，能夠以恒定的力或力矩與工件接觸，避免過大的力造成工件損壞或機器人自身損傷。4.1.2示例代碼以下是一個使用FANUCR-30iB控制器進行力矩控制的示例代碼：;定義力矩控制參數(shù)

$FORCE_CONTROL_PARAMS=[1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1,1]

;開啟力矩控制

FORCE_CONTROLON

;設(shè)置力矩控制參數(shù)

SET_FORCE_CONTROL_PARAMS$FORCE_CONTROL_PARAMS

;執(zhí)行力矩控制下的運動

LP[1]500mm/secFINE

;關(guān)閉力矩控制

FORCE_CONTROLOFF4.1.3解釋在上述代碼中，首先定義了一個力矩控制參數(shù)數(shù)組$FORCE_CONTROL_PARAMS，該數(shù)組包含了力矩控制的各個參數(shù)，如力的閾值、力的方向等。然后，通過FORCE_CONTROLON命令開啟力矩控制，使用SET_FORCE_CONTROL_PARAMS設(shè)置力矩控制參數(shù)，最后通過L指令在力矩控制下執(zhí)行線性運動。完成任務(wù)后，通過FORCE_CONTROLOFF關(guān)閉力矩控制。4.22智能末端執(zhí)行器編程智能末端執(zhí)行器（SmartEnd-Effector）是指集成了傳感器、執(zhí)行器和計算能力的末端執(zhí)行器，能夠自主感知環(huán)境并作出反應(yīng)。在FANUCR-30iB控制器中，智能末端執(zhí)行器的編程可以通過使用自定義的I/O信號和內(nèi)置的傳感器數(shù)據(jù)處理功能來實現(xiàn)。4.2.1原理智能末端執(zhí)行器的編程依賴于其集成的傳感器數(shù)據(jù)，如力傳感器、視覺傳感器、接近傳感器等。通過編程，機器人可以讀取這些傳感器的數(shù)據(jù)，分析環(huán)境狀態(tài)，然后根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整其動作。例如，一個裝配任務(wù)中，智能末端執(zhí)行器可以感知工件的位置和姿態(tài)，然后調(diào)整抓取角度，確保準(zhǔn)確無誤的裝配。4.2.2示例代碼以下是一個使用FANUCR-30iB控制器讀取智能末端執(zhí)行器力傳感器數(shù)據(jù)的示例代碼：;讀取力傳感器數(shù)據(jù)

R[1]=RACTORCE[1]

R[2]=RACTORCE[2]

R[3]=RACTORCE[3]

;判斷力是否超過閾值

IFR[1]>10THEN

;如果力過大，調(diào)整機器人位置

LP[2]500mm/secFINE

ENDIF4.2.3解釋在示例代碼中，首先通過RACTORCE數(shù)組讀取力傳感器的三個軸向力數(shù)據(jù)，分別存儲在R[1]、R[2]和R[3]中。然后，使用IF語句判斷R[1]軸向的力是否超過10N的閾值，如果超過，則調(diào)整機器人到預(yù)設(shè)位置P[2]，以避免對工件或機器人造成損傷。4.33末端執(zhí)行器路徑規(guī)劃與優(yōu)化末端執(zhí)行器路徑規(guī)劃與優(yōu)化是確保機器人高效、精確完成任務(wù)的關(guān)鍵。在FANUCR-30iB控制器中，可以通過使用路徑規(guī)劃軟件和優(yōu)化算法，如軌跡平滑、碰撞檢測等，來實現(xiàn)這一目標(biāo)。4.3.1原理路徑規(guī)劃與優(yōu)化基于機器人的運動學(xué)和動力學(xué)模型，以及任務(wù)的具體要求。通過算法計算，可以生成一條從起點到終點的最優(yōu)路徑，同時考慮到避免碰撞、減少運動時間、降低能耗等因素。優(yōu)化算法可以對生成的路徑進行平滑處理，減少不必要的加減速，提高運動的流暢性和精度。4.3.2示例代碼以下是一個使用FANUCR-30iB控制器進行路徑優(yōu)化的示例代碼：;定義路徑點

P[1]=[100,0,0,0,0,0]

P[2]=[200,0,0,0,0,0]

P[3]=[300,0,0,0,0,0]

;使用軌跡平滑功能

TRAJ_SMOOTHON

;執(zhí)行路徑規(guī)劃

CP[1],P[2],P[3]500mm/secFINE

;關(guān)閉軌跡平滑功能

TRAJ_SMOOTHOFF4.3.3解釋在示例代碼中，首先定義了三個路徑點P[1]、P[2]和P[3]。然后，通過TRAJ_SMOOTHON命令開啟軌跡平滑功能，這將使機器人在運動過程中更加流暢，減少不必要的加減速。接著，使用C指令執(zhí)行路徑規(guī)劃，機器人將依次經(jīng)過這三個點，速度為500mm/sec。最后，通過TRAJ_SMOOTHOFF關(guān)閉軌跡平滑功能。通過上述高級控制技術(shù)的運用，F(xiàn)ANUCR-30iB控制器能夠使工業(yè)機器人在復(fù)雜環(huán)境中更加靈活、精確地完成任務(wù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。5實戰(zhàn)案例分析5.11拾取與放置任務(wù)編程在工業(yè)自動化中，拾取與放置任務(wù)是機器人常見的應(yīng)用之一。FANUCR-30iB控制器通過其強大的編程功能，能夠精確控制機器人完成這類任務(wù)。下面，我們將通過一個具體的案例來展示如何使用FANUCR-30iB進行拾取與放置任務(wù)的編程。5.1.1案例描述假設(shè)我們有一臺FANUC機器人，需要從傳送帶上拾取零件，并將其放置到指定的裝配位置。零件的初始位置和目標(biāo)位置已知，且機器人配備有適當(dāng)?shù)哪┒藞?zhí)行器。5.1.2編程步驟定義工具坐標(biāo)系：首先，需要定義工具坐標(biāo)系（TOOL_FRAME），以確保機器人能夠準(zhǔn)確地控制末端執(zhí)行器的位置和姿態(tài)。定義工件坐標(biāo)系：接著，定義工件坐標(biāo)系（WORLD_FRAME），用于描述零件在空間中的位置。編寫拾取動作：使用L指令（線性運動）和J指令（關(guān)節(jié)運動）來控制機器人移動到零件上方，然后下降拾取零件。編寫放置動作：拾取零件后，機器人需要移動到目標(biāo)位置并放置零件。這同樣通過L和J指令實現(xiàn)。添加安全檢查：在程序中加入碰撞檢測和力矩限制，以保護機器人和工件。5.1.3代碼示例;定義工具坐標(biāo)系

TOOL_FRAME=1

;定義工件坐標(biāo)系

WORLD_FRAME=1

;拾取動作

LP[1]500mm/secFINETOOL_FRAMEWORLD_FRAME

JP[2]100%FINE

LP[3]50mm/secFINETOOL_FRAMEWORLD_FRAME;下降到拾取位置

;模擬拾取動作

R[1]=1;R[1]為一個虛擬的信號，表示拾取動作完成

;放置動作

LP[4]50mm/secFINETOOL_FRAMEWORLD_FRAME;上升到安全位置

JP[5]100%FINE

LP[6]50mm/secFINETOOL_FRAMEWORLD_FRAME;下降到放置位置

;模擬放置動作

R[1]=0;R[1]信號置零，表示放置動作完成5.1.4解釋L指令用于線性運動，確保機器人在拾取和放置過程中保持穩(wěn)定。J指令用于關(guān)節(jié)運動，幫助機器人快速移動到下一個點。P[1]至P[6]是預(yù)定義的位置點，分別代表了機器人在拾取和放置過程中的不同位置。R[1]是一個寄存器，用于模擬末端執(zhí)行器的拾取和放置狀態(tài)。5.22焊接應(yīng)用中的末端執(zhí)行器控制焊接是工業(yè)機器人的一項關(guān)鍵應(yīng)用，F(xiàn)ANUCR-30iB控制器提供了豐富的功能來控制焊接過程中的末端執(zhí)行器。5.2.1案例描述在焊接應(yīng)用中，機器人需要精確控