MOTOMAN安川工業機器人基礎解析

安川工業機器人坐標系介紹

上圖為 MOTOMAN 六關節型機器人， 它由腰關節 S、大臂關節 L、小臂關節 U 和腕關節 R， B， T 組成。 因而機器人末端執行器的空間位置可以表示為 P（S,L,U,R,B,T），

其中 S,L,U,R,B,T為該位置機器人各關節相對於關節零點的座標。 另外， 直角坐標系下， 位置 P 還可以表示為 P （X,Y,Z,TX,TY,TZ）， 其中 X， Y， Z 表示 P 點的位置， TX， TY， TZ 表示 P 點的位姿。

MOTOMAN 內部坐標系有關節坐標系（Joint coordination）、機器人坐標系（Robot coordination）、基坐標系（Base coordination）和用戶坐標系（User coordination）四種， 後三種都是直角坐標系。

在示教過程中保存的點都是用關節座標表示的。 用戶可以在機器人內部建立自己的用戶坐標系， 在示教之後， 利用內部指令把示教檔（Specified job）轉換成用戶坐標系下的相對檔（Related job）， 這樣就可以得到示教點在用戶坐標系下的座標了。 如此以來， 在用戶坐標系下， 就很方便做一些處理。

MOTOMAN 機器人運動控制指令介紹

1、 點位控制（Point To Point Control， 簡稱：PTP 控制）

這種方式僅控制機器人操作手起始點和所應到達的目標點的位置及姿態， 而不控制起始點到目標點所經過的運動軌跡。 其特點是：僅保證有限個中間點和終點的位元姿精度， 控制方式簡單， 運動速度較快。 採用該運動控制方式的機器人大多用於點焊、物料搬運等作業以及機器人的空行程運動。

2、 連續軌跡控制（Continuous Path Control， 簡稱：CP 控制）

這種方式按照連續運動所經過的運動軌跡來控制， 機器人可按規定的速度、規定的路線實現平穩而正確的運動。 其特點是：能夠保證所規劃的路徑上各點的位元姿精度， 運動平穩， 但控制方式相對複雜。 採用該運動控制方式的機器人大多用於弧焊、切割等作業。

對於 MOTOMAN 六關節焊接機器人來說， 它主要採用的是 PTP 控制和 CP 控制。 其內部的機器人運動指令主要有：

1、MOVJ（關節運動）

此命令屬於點位控制， 它只控制起始點和目標點的精確位置和姿態， 而不關心運動過程中的實際路徑， 且在運動時， 各關節馬達同時啟動同時停止， 通常用於調整位置時的空行程運動。

2、MOVL（直線運動）

此命令屬於連續軌跡控制， 實現的是點到點間的直線移動， 是通過對兩點的直線插補來確定中間點的位置， 從而實現精確的直線運動。

3、MOVC（圓弧運動）

此命令屬於連續軌跡控制， 首先對空間示教的三點進行圓弧插補， 擬合出機器人圓弧運動的軌跡， 然後根據該軌跡對機器人實現連續的位置控制。

在 MOTOMAN 機器人內部， 運動控制採用的格式通常為：

MOV* PT， V

其中 MOV*代表 MOVJ,MOVL,MOVC， PT 代表相應的機器人示教點， V 代表機器人運動的平均速度。

總結對 MOTOMAN 機器人的使用經驗發現， MOVL 指令的執行， 是在標稱時間內完成的（標稱時間根據兩點間的距離和標稱速度求得， =ts/v）， 也就說 MOVL 指令整個執行時的加速、勻速和減速是在標稱時間內完成的。 並且執行兩條 MOVL 指令時， 段間的速度圓滑並不影響實際執行時間等於標稱時間。 這就為後續按標稱時間分別控制變位機和機器人運動， 以實現協調作業提供了可能。 後續圓弧協調焊接中， 用小線段擬合了機器人的焊接軌跡， 然後根據設定的標稱速度求得標稱時間， 最後根據標稱時間去控制變位機運動， 從而實現了與機器人時間上的統一。

從而實現了與機器人時間上的統一。