ABB六軸工業(yè)機(jī)器人奇點(diǎn)矯正問題研究

楊薇

【摘 要】六軸工業(yè)機(jī)器人在編程調(diào)試中，經(jīng)常容易出現(xiàn)奇點(diǎn)問題，導(dǎo)致編程調(diào)試無法繼續(xù)進(jìn)行。本文闡述了奇點(diǎn)問題產(chǎn)生的原因及解決奇點(diǎn)問題的方法。

【關(guān)鍵詞】ABB；工業(yè)機(jī)器人；奇點(diǎn)

0 引言

ABB六軸工業(yè)機(jī)器人在全球自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其仿真功能強(qiáng)大，示教器界面人性化，操作簡單，編程貼近C語言等各方面優(yōu)點(diǎn)使其在實(shí)際安裝與調(diào)試過程中受到用戶的熱烈歡迎。同樣ABB六軸工業(yè)機(jī)器人編程調(diào)試過程中，經(jīng)常出現(xiàn)奇點(diǎn)問題導(dǎo)致編程調(diào)試無法繼續(xù)進(jìn)行。

1 奇點(diǎn)問題的出現(xiàn)原因

工業(yè)機(jī)器人除了面向用戶供用戶使用的編程語言外還有底層程序，而底層程序才是決定工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行速度、工作節(jié)拍等各方面性能的關(guān)鍵因素，底層程序里涉及到運(yùn)動(dòng)學(xué)、數(shù)學(xué)等各方面負(fù)責(zé)學(xué)科，而奇點(diǎn)問題實(shí)際上是底層運(yùn)動(dòng)學(xué)及數(shù)學(xué)方面導(dǎo)致的問題。

圖1 ABB六軸工業(yè)機(jī)器人軸示意圖

關(guān)于6軸串聯(lián)機(jī)器人，存在一個(gè)不可避免的特性，那就是奇點(diǎn)。在奇點(diǎn)時(shí)，無法通過逆向運(yùn)算將笛卡爾坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為軸的角度，而且笛卡兒坐標(biāo)系內(nèi)一點(diǎn)微小的變化就會(huì)引起軸角度的劇烈變化。所以，做PTP運(yùn)動(dòng)時(shí)，不存在奇點(diǎn)問題。奇點(diǎn)只存在軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí)。6軸串聯(lián)關(guān)節(jié)機(jī)器人有三種奇點(diǎn)：腕部奇點(diǎn)，肩部奇點(diǎn)，肘部奇點(diǎn)。腕部奇點(diǎn)發(fā)生在4軸和6軸重合（平行）時(shí)。肩部奇點(diǎn)發(fā)生在腕部中心位于1軸旋轉(zhuǎn)中心線時(shí)。肘部奇點(diǎn)發(fā)生在腕部中心和2軸3軸一條線 。當(dāng)機(jī)器人以笛卡爾坐標(biāo)系運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)過奇點(diǎn)，某些軸的速度會(huì)突然變得很快，TCP點(diǎn)的路徑速度會(huì)顯著減慢。因此，應(yīng)避免機(jī)器人的軌跡經(jīng)過奇點(diǎn)附近[1]。

ABB工業(yè)機(jī)器人底層算法中規(guī)定了當(dāng)5軸角度為0度，4軸與6軸平行時(shí)報(bào)錯(cuò)并停止編程調(diào)試。ABB工業(yè)機(jī)器人六軸定義見圖1。

2 奇點(diǎn)問題的解決辦法

ABB六軸工業(yè)機(jī)器人奇點(diǎn)報(bào)錯(cuò)解決辦法主要有：

（1）增加目標(biāo)點(diǎn)，調(diào)整工業(yè)機(jī)器人姿態(tài)，避免出現(xiàn)5軸0度，4軸與6軸平行情況。這也是大家經(jīng)常看見有時(shí)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)為什么有一些所謂的“不必要”運(yùn)行軌跡和動(dòng)作的原因了[2]。

（2）修改MOVEL指令為MOVEJ指令。MOVEL指令為從目標(biāo)點(diǎn)1到目標(biāo)點(diǎn)2直線運(yùn)動(dòng)的指令，MOVEJ是從目標(biāo)點(diǎn)1到目標(biāo)點(diǎn)2工業(yè)機(jī)器人軸關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的指令。在不是必須要走直線軌跡的情況下將指令調(diào)整，MOVEJ指令運(yùn)行的工業(yè)機(jī)器人會(huì)自主調(diào)整姿態(tài)避免運(yùn)行奇點(diǎn)及其附近。

3 結(jié)束語

隨著產(chǎn)業(yè)升級(jí)及自動(dòng)化生產(chǎn)線改造浪潮的襲來，工業(yè)機(jī)器人集成技術(shù)成為當(dāng)今的熱門技術(shù)，大批量的工業(yè)機(jī)器人代替人力進(jìn)行生產(chǎn)勞動(dòng)。工業(yè)機(jī)器人奇點(diǎn)問題是工業(yè)機(jī)器人編程調(diào)試中經(jīng)常遇到的問題，通過經(jīng)驗(yàn)及以上辦法，能夠有效的解決此問題。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Singularities in six-axis vertically-articulated industrial robots http：//coro.etsmtl.ca/blog/？p=107[OL].

[2]葉暉.工業(yè)機(jī)器人實(shí)操與應(yīng)用技巧[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2010，9.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]