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工业机器人的运动相关数据

发布时间:2022-03-21

本文主要对运动指令与点位数据进行分析,包括关节插补、直线插补、圆弧插补、拐角插补、关节位置、坐标系位置、姿态数据、轴限制参数方面进行分析对比,希望这样一些分析总结能够对诸君有所助益。

01 关节插补

关节插补方式执行动作,ABB使用MOVEJ指令、那智使用MOVEX的P参数、三菱使用MOV指令、发那科的J指令。该方式工业机器人各个轴配合运动,能够以自己最舒服的路径移动至目标点,但轨迹路径经过位置不确定,能够发挥出机器人的最快速度。


02  直线插补


直线插补方式执行动作,ABB使用MOVEL指令、那智使用MOVEX的L参数、三菱使用MVS指令、发那科的L指令。该方式工业机器人各个轴配合运动,但强制末端TCP(工具中心点)运动轨迹为直线,轨迹路径经过位置能够确定,起始点到目标点之间的一条直线。


03 圆弧插补


圆弧插补方式执行动作,ABB使用MOVEC指令、那智使用MOVEX指令参数C1、C2、三菱使用MVC指令、发那科的C\A指令。该方式工业机器人各个轴配合运动,强制末端TCP(工具中心点)运动轨迹为圆弧,当前位置为起始点经过中间点到达目标点,轨迹路径经过位置能够确定,起始点到目标点之间的经过中间点的一条弧线。当中间点在圆弧的中间位置时,插补执行结果最倾向于一个圆。通常轨迹为一个圆时需要至少4个点。


04 拐角插补


拐角插补方式执行动作,ABB使用MOVE指令参数Z、那智使用MOVEX指令参数A、三菱使用CNT指令、发那科的fine\cnt。该方式工业机器人不会精确到达途经点,在途经点附近表现出来的路径呈圆弧状态,且工业机器人在经过途经点的时候能够平滑的进行速度过渡,减少精确到达时产生的减速、加速时间。可以使执行路径节拍加快。


05 关节位置


所有工业机器人均可以通过各个轴的编码器值的方式确认空间中唯一位置,各轴也可以用角度进行表示。


06 坐标系位置


在坐标系中均使用XYZ确认空间中的工具中心位置。


07 姿态数据


使用关节数据表示的机器人已经有了空间中姿态,不需要用姿态数据再进行限制,而已知坐标系位置XYZ的情况下存在多个姿态,需要用姿态数据进行限制。

空间四元素、欧拉角、旋转矩阵都是对空间中姿态的表示方式,且相互之间可以进行转换。

以欧拉角来说明,任何物体空间中的姿态,可以表示为依次绕着三个轴旋转的三个角度的组合,这三个角度就是欧拉角。当三个角度相同时,旋转顺序不一样时,导致的结果(物体空间姿态)是不一样的。如,XYZ、ZYX、ZYZ,同样的角度,但姿态截然不同。欧拉角表示物体姿态,容易被理解,直观的反馈出来,但是由于0度和360度表示的旋转角度一样,所以不适宜用在旋转变化超过360度的场合中。四元素表达方式比矩阵更紧凑也更快速,单位四元数可以表示四维空间的一个旋转,并且相对欧拉角而言具备非奇异表达的特性。


08 轴限制参数


在轴配置这个概念,ABB通过第一轴、第四轴、第六轴的旋转角度区间进行象限划分,并转化为数值作为限制条件。那智、发那科在翻转、肘部、腕部分别作了限制和判断。三菱在翻转、肘部、腕部做限制的基础上,增加了对每个轴度数的判别,对度数进行了区间划分,并转化成数值。能够有效避免相同姿态不同角度的问题。

从使用的角度来看。轴配置时最难以理解的一个概念,但是它确实行程一个柔性化系统的重中之重。因为工业机器人到达空间中任意位置是有多一种以上的姿态的,即在机器人运动学的正逆解中存在多个的问题。只有确认了轴配置的点位数据才是唯一的点,才是真正能够被执行的点位数据。



END


以上是几款机器人在运动方面的归纳总结,后面会再更新一篇自己的观点总结,敬请期待。


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