工业机器人控制轨迹规划及编程
wei简单的介绍了工业机器人控制轨迹规划和编程课程，可以参考下，开拓思路山东建筑大学备课纸第七章工业机器人的轨迹规划及编程轨迹规划轨迹规划是指根据作业任务要求,确定轨迹参数并实时计算和生成运动轨迹。它是工业机器人控制的依据,所有控制的目的都在于精确实现所规划的运动。机器人语言机器人具有可編程功能,因此需要用户和机器人之间的接口。为了提高编程效率,岀现了机器人编程话言,它以一种暹用的方式解决了人一机通信问题。机器人离线编程机器人离线编程系统是利用计算机图形学,建立机器人编程环境,从而可以脱离机器人工作现场进行编程的系统。由于不占用机动时间,提高了设备利用率。而且由于离线编程本身就是 CAD/CAM一体化的组成部分,有时可以直接利用CAD数据库的信息,大大减少了编程时间,提高了编程水平。7.1工业机器人的轨迹规划引言指定工业机器人执行某政接作作[加些约束条住轨迹的划和协关节坐标空间斗标空间轨迹规划涉及卜面三个问题◇要对机器人的任务进行描述,即对机器人的运动轨迹进行描述。◇根据所确定的轨迹参欻,如何在计算机内部描述所要求的轨迹。这主要是选择习惯规定以及合理的软件数据结构问题。◇对内部描述的轨迹进行实际计算。通常是在运行时间内按一定的速率计算出位置、速度和加速度,生成运动轨迹。二、轨迹规划的一般性问题工业机器人的作业可以描述成工具坐标系{相对于工作坐标系{S的一系列运动:图7-1作业的措述工具坐标系相对于工作坐标系的运动来描述作业路经把作业路径的描述与具体的机器人、手爪或工具分离开来,形成了模型化的作业描述方法。从而使这种描述既适用于不同的机器人,也适用于同一机器人上装吏不同规格的工具:2凯器具的症置程上置机器人从初始状态运动到终止状态的作业,看成是工具巫标系从初始位置T0}变化到终止位置Tf}的坐标变换变换包含了工具坐标系的位置和姿态的变化。在轨迹规划中,也常用“点”这个词来表示机器人的状态,或用它来表示工具坐标系的位姿。当需要更详细地描述运动时,不仅要规定机器人的起始点和终止点,而且要给出介于起始点和终止点之间的中间点,也称路径点运动轨迹除了位姿约束外,还存在着各路径点之间的时间分配问题。例如,在规定路径的同时,必须给出两个路径点之间的运动时间机器人的运动应当平稳,不平稳的运动将加剧机械部件的磨损,并导致机器人的振动和冲击。钪迹规划既可在关节■空间中进行,也可在直角坐标空间中进行。在关节空间中进行轨·迹规划是指将所有关节变量表示为时间的函数,用这些关节函数及其阶、三阶导数描述机器人预期的运动。在直角坐标空间中进行轨迹规划,是指将手爪位姿、速度和加速度表示为时间的函数,而相应的关节位置、速度和加速度由手爪信息导出三、关节空间的轨迹规划机器人作业路径点通常由工具坐标系(}相对于工作坐标系{S)的位姿来表示,因此,在关节空间中进行轨迹规划4≯首先需要将毎个作业路径点向关节空间变换,即用逆运动学方法把路径点转换成关节角度值,或称关节路径点;然后,为毎个关节相应的关节路径点拟合光滑函数;这些关节函数分別描述了机器人各关节从起始点开始,依次通过路径点,最后到达某目标点的运动轨迹。由于毎个关节在相应路径段运行的时间相同,这样就保证了所有关节都将冋时到达路径点和目标点,从而也保证了工具坐标系在各路径点县有预期的位姿;关节空间的轨迹规划:关节空间中进行轨迹规划,不需考虑直角坐标空间中两个路径点之间的轨迹形状,仅以关节角度的函数来描述机器人的轨迹,计算简单、省时;关节空阃与直角坐标空间并不是连续的对应关系,关节空间内不会发生机构的奇异现象,从而避免了在直角坐标空间规划时所出现的关节速度失控问题;在关节空间进行轨迹规划,规划路径不是唯一的。只要满足路径点上的约束条件,可以选取不同类型的关节角度函数,生成不同的轨迹。1.三次多项式插值当己知末端操作器的起始位姿和终止位姿时,庄逆向运动学,即可求出对应于两位姿的各个关节角度。因此,末端操作器实现两位姿运动轨迹描述,可在关节空间中用通过起始点关节角和终止点关节角的一个平滑轨迹函数0(t)来表示;为了实现关节的平稳动,每个关节的轨迹函数(t至少需要满足四个约束条件:两端点位置约束和两端点速度约束端点位置约束是指起始位姿和终止位姿分别所对应的关节角度00=已为满足关节运动速度的连续性要求,在起始点和终止点的关节速度简单地设定为零,即(0=06()=0上述给出的四个约東条件可以唯一地确定一个三次多项a(t)=a0+a!t+a22+a3t3运动过程中的关节速度和加速度则为:9()=a1+2a2!+3agt2(t)=2a2+6at为了求得三次多项式的系数,代以给定的约束条件,有方稈组分=a+at+a+aD-dt 2u r t ja rl求解上述方程组,可得3所以,对于初速及终速为零的关节运动,满足连续平稳运动要求的三次多项式插值函数为a(r=6+(-2--)其关节角速度和角加速度表达式为()-是2(明,-一吾(,-8F6()=是(4-)-;-r三次多项式插值的运动轨迹曲线!图7三践康式插值毛动轨遗)位瞎时刺雙:{)急澧时繭线:C)鱼加速度间曲线2.过路径点的三次多项式插值机器人作业除在A、B点有位姿要求外,在路径点C、D…也有位姿要求。对于这种情況,假如终端执行器在路径点停留,即各路径点上速度为0,则轨迹规划可连续直接使用前面介绍的三次多项式插值方法;但如果只是经过,并不停留航需要将前述方法推广。AB仨某段路径上,“起始点”为θ0和ω0,"终止点"为f和ωf。这时,确定三次多项式系数的方法与前面所述的完全一致,只不过是速度约束条件变为e(0)=me(r)=a利用约束条件确定三次多项式系数,有下列方程组:9=0+ax+口+aa,=a1+2a+3求解方程组3+出)=02)+七《+路径点上的关节速度,可出以下任一规则确定如果机器人末端操作器在经过路径点时冇速度要求,则可以利用此路径点上的逆雅可比矩阵,把该路径点的直角坐标速度转换成关节坐标速度。轨迹规划时则以此作为速度约来条件。如果某个路径点是机器人的奇异点,即此点的逆雅可比不可求,这时就无法求关节速度了;此外,在求各点关节速度时,要逐点计算逆雅可比矩阵,并依此计算关节速度,耗时较多。路径点上的关节速度,可由以下任一规则确定由控制系统采用某种启发式方法自动地选取合适的路径点速度。用三次多项式插值前,先假设各路径点之间关节运动速度是均匀的,即图中所示用直线段将这些路径点依次连接起来。规则选定:如果桾邻线段的斜率在路径点处改变符号,则速度选为零;如杲相邻线段斜率不改变符号,则选取路径点两侧的线段斜率的平均值作为该点的速度。因此,只要给定路径点,系统就能依此规则自动生成相应的路径点速度路径点上的关节速度,可由以下任一规则确定斗按照保证毎个路铚点的加速度连续的原则,由控制系统自动地选择路径点的速度。为此,可以设法用丙条三次曲线在路径点处按一定规则连接起来,拼凑成所要求的轨迹。拼凑的约束条件是:连接处速度连续,而且加速度也连续。7.2工业机器人的编程机器人编程方式机器人编程,是针对机器人为完某瓊作亚进拉程序投复的人的吧4国和力与编国性定环境中作诀上式有大关作业能方微计算机近自然路司匿人与机器实现各种机器人揉作机器人编程方法三种形式1、示教编程操作者必须把机器人终端移动至目标位置,并把此位置对应的机器人关节角度信息记录进内存储器,这是示教过程。当要求复现这些运动吋,顺序控制器从内存读岀相应位置,机器人就可重复示教时的轨迹和各科操作,这是再现过程。手把手示教」示教盒示教于把手示教要求用户使用安装在机器人于臂内的操纵杆,按给定运动顺序示教动作内容。示教盒示教则是利用装在控制盒上的按钮驱动机器人按需要的顺序进行操作示教编程优点:只需要简单的设备和控制装置即可进行。操作简单,易于掌握。示教再现过程很快,示教之后马上即可应用。示教编程缺点:编程占用机器人的作业时间艮难规划复杂的运动轨迹以及准确的直线运动;难以与传感信息相配合难以与其他操作同步;2、机器人语言编程实现了计算机编程,并可以引人传感信息,从而提供一个更通用的方法来解决人一机器人通信接口问题。目前应用于工业中的是动作级和对象级机器人语3、离线编程用通用语言或专门语言预先进行程序设计,在离线的情况下进行轨迹规划的编程方法。离线编程系统是基于CAD数据的图形编程系统。由于CAD技术的发展,机器人可以利用CAD数据生成机器人路径,这是集机器人于CIMS系统的必由之路、机器人语言编程早期的工业机器人,由于完成的作业比较简单,作业内客改变不频繁,采用鬥定程序控制或示教再现方法即可满足要求,不存在语言问题。机器人木身的发展,计算机系统功能日益完善以及要求机器人作业内容愈加复杂化,利用程序来控制机器人显得越来越困难编程过程过于复杂,使得在作业现场对付复杂作业十分困难。述北一一用机器人语言→[控制机器人动作(一)机器人语言的发展概况1973年,斯坦福大学人工智能研究室美国IBM公司1979年,美国 Unimation公司80,美国 Automatrix公司80,美国麦道公司(二)机器人语言的分类1、根据作业描述水平的高低分(1)动作级机器人语言VAL◆以机器人手爪的运动作为作业描述的中心◇用该级语言编写的作业程序,通常由使机器人手爪从一个位置到另一个位置的一系列运动语句组成。◆动作级机器人语言的每一条语句对应于一个机器人动作。2)对象级机器人语言- AUTOPASS今以近似自然语言的方式,按照作业对象的状态变化来进行程序设计以描述操作物体之间关系为中心的语言。今它不需要去描述机器人手爪如何动作,只要由操作者给出作业本身的顺序过程的描述及环境模型的描述,机器人即可自行决定如何动作。(3)任务级机器人语言◇最理想的机器人高级语言,是用被操作物体,而不是机器人的动作来描述作业任务◇使用者只要按某种原则给岀作业起始状态和作业目标状态,机器人语言系统即可利用口有的环境信息和知识库、数据库自动进行推呷、计算,最后白动生成机器人详细的动作、顺序和相应数据。◇须具冇判断环境、描述环境的能力;同时,也必须冇自动完成许多规划任务的能力。2、按表面形式分汇编型,如VAL语编译型,如AI、LM语言;自然语言型,如 AUTOPASS语言等;(三)机器人语言的特征机器人语言则包含语言本身、语言处理系统和机器人的工作环境模型三部分9盐理系恒外部乱音工件1.具有作业环境和作业对象的描述性。1)环境输入:视机器人语言水平不同,输入方法也不相同。目前的输入方法一般是由操作者与计算机的人机对话来进行的。将来随着视觉技术的发展,可能由机器人视觉的方法自动生成。〔2)环境建模:进行机器人编程时,需要描述物体三维空间的几何关系的语言,对操作物体的位置和姿态,操作物体之间的关系进行描述,并使之模型化。2)环境模型的修改、更新:在作业过程屮,操作物体的位置、姿态以及它们之间的关系一般随着作业而发生改变,语言系统要根据操作情况的变化来改变环境模型的内容。2.具有作业内容的描述性3.具有良好的编程环境4.具有人机接口和传感器接口功能机器人离线编程、离线编程的概念第一代工业机器人采用示教编程方式,无论是采用手把手示教或控制盒示教,都需要机器人停止原来的工作。而再现时若不能满足要求,还需反复进行示教进行一项任务之前,在现场编程过程要花费很多时间,这对于大批量生产的简单作业,基本还能满足要求。但是,随着机器人应用到中小批量生产,以及要求完成任务的复杂程度的增加,用示教编程方式就很难适应了。二、机器人离线编程随着计算机技术和机器人技术的不断发展,机器人与 CAD/CAM技术结合,已形成生产效率很髙的柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造系统(CIMS)。这些系统中大量采用工业机器人,具有很高的适用性和灵活性一)离线编程的概念杋器人离线编程就是利用计算机图形学的成果,建立机器人及作业环境的三维几何模型,然后对机器人所婓完成的任务进行离线规划和编程,并对编程结果进行动态图形仿真,最后将满足要求的编程结果传到机器人控制柜,使机器人完成指定的作业任务。(二)离线编程系统的一般要求工业杋器人离线编程系统的一个重要特点是能够和CAD!CM建立联系,能够利用CAD数据库的资料。对于一个简单的机器人作业,几乎可以直接利用CAD对零件的描述来实现编程。三)离线编程系统的基本组成10
- 2020-12-02下载
- 积分：1
CX-Protocol协议宏操作手册(中文)
CX-Protocol协议宏操作手册(中文)欧姆龙协议通信声明:OMRON公司生产的产品应由合格的操作员按正确步骤使用,并且仅用于本手册中所描述的用途本手册中的以下约定用于指明手册中的注意事项并对其进行分类。请务必注意这些约定所规定的情况。疏忽这些事项会导致人身伤害或产品损坏。危险表示若不遵守,将很有可能导致死亡或严重受伤的事项。此外,还可能会造成严重的财产损害。警告表示若不遵守,将有可能导致死亡或严重受伤的事项。此外,还可能会造成严重的财产损害。注意表示若不遵守,将有可能导致相对较严重或轻度受伤、产品损坏或故障运行的事项。OMRON产品附注在本手册中,所有 OMRON产品均以大写字母表示。当“Unit”用于指称 OMRON产品名称时,不管它是否是产品的正式名称,也以大写字母表示。缩写“Ch”出现在某些显示和某些 OMRON产品中时,往往表示“字”。在这个意义上,文件中缩写为“Wd”。缩写“PLC”表示“可编程序控制器”,缩写“PC”表示个人计算机并且不月作任何其它词语的缩写。缩写“PMSU”表示“协议宏支持单元”,是指用于C200HX/HG/HE的通信板、用于CS的串行通信板和用于CSCJ的串行通信单元。直观标题出现在本手册左侧的下列标题用于帮助区分不同类型的信息。注表示对产品操作的有效性和方便性特别重要的信息。犭,23..1.表示各个类别的列举说明,例如操作步骤、检查表等。C OMRON, 2008版权所有。未经 OMRON公司事先书面允许,不得将本出版物的任何部分以任何形式或任何方式(机械、电子、照相、录制或其它方式)进行复制、存入检索系统或传送。使用本手册所包含的信息不负专利责任。由于 OMRON公司始终致力于改进其高质量产品,所以本手册所包含的信息可随时改变而不另行通知。虽然在编制本手册时收录了每种可能的注意事项,但对于仍然可能出现的错误或遗漏, OMRON公司不承担任何责任。同样, OMRON公司对于因使用本手册所包含的信息而造成的损害也不承担任何责任。目录注意事项■曹■■D■■XXIII阅读对象XXI2般注意事项3安全注意事项4运行环境注意事项xxx5应用注意事项6软件操作步骤第1章1-1CX- Protocol概述1-2特点.1-3支持的PLC型号和个人计算机系统配置1-5协议宏1-6协议宏结构1-7由CX- Protocol创建的数据171-8CX- Protocol的主画面181-9项目创建概要211-10整合的标准系统协议1-11协议宏使用的基本步骤1-12规格301-13协议宏之间的差异32第2章安装/卸载/启动/结束352-1连接到PLC362-2安装和卸载软件39启动392-4关闭402-5用户界面概要40第3章协议宏513-1协议宏概要3-2序列属性(所有步通用).3-3步属性783-4通信报文属性893-5创建矩阵1053-6标准系统协议示例1083-7通信序列示例1103-8执行一个已创建的通信序列CS/CJ3-9执行一个已创建的通信序列(C20HXHG/HE)1203-10辅助区和数据分配区..126第4使用协议宏功能1394-1协议宏功能的应用范围.1404-2协议创建过程1424-3传送控制模式设置目录4梯形图编程方法1474-5监测时间的计算方法1586运行确认1604-7协议执行时发生的错误1614-8通信响应时间性能1694-9循环时间执行l81第5章创建目标1835-1创建项目和协议1845-2创建序列和步····1885-3创建报文和被动响应1895-4系统协议显示和编辑191第6章项目和协议编辑.1936-1编辑项目.1946-2编辑协议196第7章设定和编辑序列,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,1977-1设定序列1987-2编辑序列第8设定和编辑步2078-1步设定2088-2步编辑.214第9章设定和编辑报文和矩阵列表,,2179-1创建报文9-2创建矩阵2329-3报文和矩阵编辑233第10章通信PLC设置和在线237l0-1PLC系统构成.10-2个人计算机和PLC之间的通信设定23910-3在线与模式变更24610-4调制解调器连接10-5创建IO表10-6PMSU通信端口设定10-7将通信端口设定数据传送至PLC第11章传送和打印协议数据26111-1计算机和PMSU之间传送和读取协议数据.26211-2打印协议26711-3从PST/PSS文件导入协议数据26911-4CSCJ协议和C200HXHG/HE协议271目录第12章跟踪和监测27312-1跟踪传送线路27412-2PLC存储器窗口概要27812-3ⅠO存储器显示和编辑12-4IO存储器监测28812-5IO存储器传送和对比293第13章错误和出错日志显示297第14故障诊断305第15章帮助313附录附录A创建协议应用程序附录BPLC设置和PMSU设定329附录C对RS-232C电缆连接器进行配线335修订记录,,,,,,,,,,,,,339目录关于本手册:CⅩ- Protocol是协议宏功能的支持软件。本手册对CX- Protocol的安装和操作进行说明。手册中包含下述章节。本手册供下列人员使用负责安装FA设备的人员设计FA系统的人员管理FA设施的人员名称样本编号内容提要CXONE-AL C-V4/AL D-V4W344描述使用CX- Protocol来生成协议宏作为通信序列,从而与外部设CX-Protocol本手册)备进行通信的方法。(本手册)操作手册CXONE-AL C-V4/AL D-V4W463CX- One fa整合工具包的安装和概要。CX-One设置手册SYSMAC CS/C J系列W336描述使用串行通信单元和通信板与外部设备进行串行通信的方法CSIW-SCB 1-V1 CSIW-SCU1-V1(包括使用 OMRON产品的标准系统协议)CJIW-SCU 1-VI CJIW-SCU 2串行通信板和串行通信单元操作手册SYSMAC CS/CJ/CP/NS.J系列W342描述 CS/CJ/CP系列PC和NSJ系列控制器使用的C系列(上位链CSIG/H-CPU H接)和FIⅠNS通信命令。SIG/H-CPU -EVICSID-CPUCSIW-SCU -VIC J2H-CPU6 -EIPC. 12H-CPU6C J2M-CPU1C 2M-CPU3C J1H-CPU H-RCJIC/H CPU HCJIG-CPU PCJIG-CPUC JIM-CPUC -V1CPIL-MILCPIH-XCPIH-XACPIH-YCPlE-ED一CPlE-ND一NSI-(B)-G5DBM3D通信指令参考手册SYSMAC CJ系列W472提供CJ系列C2CPU单元的设计、安装、维护和其它基本操作的CJ2H-CPU6 -EIP概要及详细描述。C J2H-CPU6包含下述信息C 2M-CPUl概述和功能C J2M-CPU3系统配置可编程序控制器安装和配线硬件操作手册故障诊断请将本手册与W473结合使用SYSMAC CI系列W473描述使用CJ2CPU单元的编程和使用其功能的其它方法。C J2H-CPU6 -EIP包含下述信息C J2H-CPU6C J2M-CPUl内部存储区C J2M-CPU3可编程序控制器软件操作手册CPU单元内置功能请将本手册与W472结合使用。SYSMAC CS系列W339描述CS系列PLC的安装和操作。CSIG/H-CPU HCSIG/H-CPU -EVI可编程序控制器操作手册名称样本编号内容提要SYSMAC CJ系列W393描述CJ系列PIC的安装和操作CJlH- CPU H-E、CJ1G/H-CPUH、CJ1G-CPUP、CJ1G-CPUCJIM-CPU可编程序控制器SYSMAC CS/CJ/NS.系列W394描述CSCJ/NSJ系列PLC的编程和使用其功能的其它方法。CSI G/H-CPU H. CSIG/H-CPU -EVI包含下述信息CSID-CPUH、CS1D-CPUS编程CJIH-CPUH-R、CJ1G/H-CPUH、任务CJlG-CPUP、CJlG-CPU文件存储器CJ1M-CPU其它功能B)-M3D将本手册与《 SYSMAC CS系列操作手册》(w339)或《 SYSMAC可编程序控制器CJ系列操作手册》(W393结合使用。扁程手册YSMAC CS/CI系列W474描述CsCJ系列或NSJ系列PLC所支持的梯形图编程指令。CSIG/H-CPU编程时,请将本手册与《操作手册》或《硬件操作手册》(CSICSIG/H-CPU HW339,CJ1:W393或C』2W472)和《编程手册》或《软件操作CSID-CPUH、CSlD-CPU手册》CSl/CJ:W394或CJ2:W473)结合使用。CJ2H-CPU6 -EIP, C.J2H-CPU6CJ2M-CPUI、CJ2M-CPU3CJ1H-CPU H-RCJ1G-CPU CJIG/H-CPU HCJ1G-CPUP、 CJIM-CPUYSMAC One Ns.J系列B)-G5D(B)-M3D可编程序控制器令参考手YSMAC CP系列450对CP系列提供了以下几个方面的信息CPIH-X概述/特性CPIH-XA·系统配置CPIH-Y安装和配线I/O存储器分配CPIH CPU单元操作手册故障诊断将本手册与《CPIH可编程序控制器编程手册》(W451)结合使用。系列W452对NSJ系列NSJ控制器提供了以下几个方面的信息NSJ5-tQ B)-G5D, NSJ5-SQ (B)-G5D概述和功能NSJ8-TV(B)-G5D, NSJ10-TV(B)-G设计系统配置NSJ12-Ts(B)-G5D、NS5-TQ(B)-M3D、安装和配线SJ5sQ(B)M3D、 NSJ8 T存储器分配NSJW-ETN21、NSJW-CLK21-V1、故障诊断与维护NSJW-IC1Ol请将本手册与下述手册结合使用:《 SYSMAC CS系列操作手册》操作手册W339《SMAC CJ系列操作手册》YSMAC CS/C.系列编程于册》(W394)和《Ns-V1/V2系列设置于册)(V083)SYSMAC CP系列W451对CP系列提供了以下几个方面的信息CPIH-X40D一编程指CPIH-XA40D·编程方法CPlH-Y2ODT-D任务CPIL-I14D一文件存储器功能CPIL L2OD请将本手册与《CP系列 CPIH CPU单元操作手册》(W450)和《CPCPIL-M3OD系列 CPIL CPU单元操作手册》(W462)结合使用。CPIL-M4ODCPIH和 CPIL CPU单元编程手册XONE-AL C-V4/AL D-V4W446提供了有关如何使用 CX-Programmer(一种支持CS(J系列PLC的编程设备)以及CX- Programmer中所包含的CX-Net的信息手册AC CS/CJ系列W341提供有关如何使用编程器对CSCJ系列PLC进行编程和操作的信CQMIH-PRO-EIC200H-PRO27-E CQMI-PROOI-E扁稈器作手册
- 2020-12-10下载
- 积分：1
