邁科訊機器人控制系統 邁科訊機器人控制系統 深圳市邁科訊科技有限公司 版本：V1.60日期：2012年10月18日 目 錄1 邁科訊機器人控制系統概述32 邁科訊機器人控制系統的坐標系42.1 關節坐標系42.2 直角坐標系42.3 世界坐標62.4 工具坐標62.4.1 工具坐標系的方向72.4.2 工具坐標系的移動72.5 工件坐標73 邁科訊機器人控制系統軟件操作指南83.1 頁面選擇區93.1.1 參數設定93.1.1.1 操作員登錄設置103.1.1.2 系統登錄設置103.1.1.3 機械參數設置103.1.1.4 本體定位設置113.1.1.5 編碼器設置123.1.1.6 工具設置123.1.2 點位教導123.1.3 程序設計153.1.4 運行程序183.2 啟動和關閉系統193.3 狀態欄21 邁科訊機器人控制系統 深圳市邁科訊科技有限公司1 邁科訊機器人控制系統概述 邁科訊機器人控制系統是深圳市邁科訊科技有限公司采用高級語言采用高級編程語言Visual C+ 6.0開發的通用的六軸機器人控制軟件,此控制系統具有界面美觀、操作方便、功能齊全、性能穩定的人機操作接口和控制特點。通過此軟件結合本公司的機器人運動控制器，對于各種不同機械結構的六軸機器人本體，減速機，和不同類型的伺服電機，只需簡要的做一定的參數設定和硬件上的線路連接，即可簡單，高效的控制機器人本體做出各種姿態的點位，直線，圓弧運動控制；而結合機器人運動控制器的輸入輸出點的控制，可以使機器人在生產加工現場做出精密，快速，智能化的重復性動作。2 邁科訊機器人控制系統的坐標系邁科訊機器人控制系統的機器人的坐標系統有兩種：關節坐標系和直角坐標系 ，而在教導點位的時候直角坐標系可分為世界坐標和工具坐標兩種。2.1 關節坐標系圖2-1 邁科訊機器人控制系統關節坐標系邁科訊機器人控制系統關節坐標系(Joint Coordinate)：用每個軸的旋轉角度(J1,J2,J3,J4,J5,J6)來表示機器人的位姿。如圖2-1所示，1軸，2軸，3軸，4軸，5軸，6軸分別對應J1，J2，J3，J4，J5，J6；而每個軸的正負方向表示旋轉角度的正負。2.2 直角坐標系邁科訊機器人控制系統直角坐標系分為世界坐標，工具坐標和工件坐標，系統主控頁面顯示的直角坐標一般是指世界坐標，世界坐標的原點為機器人底座中心點，而工具坐標的原點為TCP（工具末端點），一般位于機器人機器人工具的末端中心位置。圖2-2-1 直角坐標系構造圖 圖2-2-2 坐標系右手定則直角坐標系(Cartesian Coordinate )XYZ坐標構架方式：坐標原點位于底坐安裝面中心上，第一軸軸向為Z方向，機器人正面的方向是X軸方向，用右手定則確定Y方向，如上圖所示，因此邁科訊機器人控制系統在通常情況下顯示的坐標是以機器人底座中心為原點的。 直角坐標模式(Cartesian Mode)：用X Y Z RX RY RZ來表示機器人的位置。X：平行與基礎坐標系的X軸，手臂左右移動，手腕的姿態保持不變(J5/J6保持不動)Y：平行與基礎坐標系的Y軸，手臂前后移動，手腕的姿態保持不變Z：平行與基礎坐標系的Z軸，手臂上下移動，手腕的姿態保持不變RX：繞世界坐標或工具坐標的X軸旋轉，TCP（工具末端點）保持不動 (順時針為正，逆時針為負)RY：繞世界坐標或工具坐標的Y軸旋轉，TCP保持不動RZ：繞世界坐標或工具坐標的Z軸旋轉，TCP保持不動2.3 世界坐標圖2-3 邁科訊機器人控制系統世界坐標與工具坐標邁科訊機器人控制系統在通常情況下顯示的坐標是世界坐標系，即以機器人底座中心為原點，機器人正面的方向是X軸方向，用右手定則確定Y方向。2.4 工具坐標工具坐標是利用工具的空間姿態來設定的，如果該工具位置和姿態發生變化，則機器人的運動位置和姿態也將發生變化，默認的工具坐標系在六軸的法蘭面建立，如下圖：圖2-4 第六軸法蘭坐標系缺省的工具坐標系的原點位于六軸法蘭的中心。工具坐標系的原點位置叫工具中心點TCP(Tool Center Point)。2.4.1 工具坐標系的方向工具坐標系的建立方法跟世界坐標系一樣，也用右手坐標法則確定。X軸：從法蘭的中心到機器人為原點時世界坐標的X軸方向為X軸方向，法蘭面上可以標記一個方向孔位，隨后工具姿態變化后都可以以方向孔位為參照。Z軸；法蘭的中心線方向。Y軸，根據X軸方向,Z軸方向和右手法則可以確定Y軸方向。用工具坐標系的操作將隨工具坐標系登錄的值不同而不同(例如：如果采用了不同的外形和尺寸的工具它的工具坐標系登錄值也應該同時改變)。注意:X-工具坐標系原點離開六軸法蘭中心X方向上的偏移量；Y-工具坐標系原點離開六軸法蘭中心Y方向上的偏移量；Z-工具坐標系原點離開六軸法蘭中心Z方向上的偏移量；RX-工具坐標系的旋轉量(繞六軸法蘭中心X軸的角度)；RY-工具坐標系的旋轉量(上面旋轉后再繞六軸法蘭中心Y軸的角度)；RZ-工件坐標系的旋轉量(上面旋轉后再繞六軸法蘭中心Z軸的角度)。2.4.2 工具坐標系的移動X: 手臂的移動平行于工具坐標系的X軸,姿態保持不變；Y: 手臂的移動平行于工具坐標系的Y軸,姿態保持不變；Z: 手臂的移動平行于工具坐標系的Z軸,姿態保持不變；RX: 繞工具坐標系的X軸旋轉,工具末端點保持不動；RY: 繞工具坐標系的Y軸旋轉,工具末端點保持不動；RZ: 繞工具坐標系的Z軸旋轉,工具末端點保持不動。2.5 工件坐標工件坐標系固定在工件上是由相對于世界坐標系的數值(X,Y,Z,RX,RY,RZ)來設定。l X-工件坐標系原點在基礎坐標系上X方向上的偏移量l Y-工件坐標系原點在基礎坐標系上Y方向上的偏移量l Z-工件坐標系原點在基礎坐標系上Z方向上的偏移量l RX-工件坐標系的旋轉量(繞X軸的角度)l RY-工件坐標系的旋轉量(上面旋轉后再繞Y軸的角度)l RZ-工件坐標系的旋轉量(上面旋轉后再繞Z軸的角度) 工件坐標系只附屬于某個程序，也就是說設定的工件坐標系只屬于當前程序，如果新建程序，需要用到工件坐標系，需要重新設定。每個程序最多可以設定8種工件坐標系，工件坐標系的設定主要是為了方便機器人在工件上面的教導工作，一般性的機器人取件，噴涂，碼垛工作沒有必要設置工件坐標系。3 邁科訊機器人控制系統軟件操作指南邁科訊機器人控制系統界面主要包括坐標顯示區，操作區，頁面選擇區，運行程序頁面，狀態欄等，如下圖所示。頁面選擇區操作區運行程序頁面坐標顯示區狀態欄圖3-0 邁科訊機器人控制系統運行主界面坐標顯示區：顯示機器人的關節坐標和直角坐標。J1，J2，J3，J4，J5，J6對應顯示機器人六軸的轉動角度；而X,Y,Z，RX，RY，RZ則顯示機器人TCP對應的直角坐標位置和姿態。操作區：可以對機器人做基本的操作，例如開啟、關閉控制系統，監控IO，清除報警等。頁面選擇區：用于選擇當前操作的頁面，用于在參數設定，點位教導，程序設計，運行程序頁面切換。狀態欄：顯示系統當前的狀態，例如是否在登錄狀態，是否有系統報警，顯示系統時間等。3.1 頁面選擇區頁面選擇區包括參數設定，點位教導，程序設計，運行程序四個頁面功能區，控制系統啟動后默認是“運行程序”頁面，功能區如下圖所示。圖3-1 邁科訊機器人控制系統頁面選擇區參數設定頁面：主要功能是設置機器人機械參數，伺服驅動參數，最大速度等。點位教導頁面：進行機器人的點位教導錄入，點位數據配合程序使用。程序設計頁面：結合點位錄入數據，進行機器人控制編程。運行程序頁面：動態顯示當前運行程序，并可對程序進行運行，暫停，停止，設置運行速度等功能。3.1.1 參數設定對于各種不同機械結構不同伺服驅動的6軸機器人，必須進行準確的機械參數設定，邁科訊機器人控制系統初始化將參數讀入系統，從而對機器人進行精確的運動控制。在頁面選擇區，點擊參數設置按鈕，進入參數設定頁面，如下圖所示：圖3-1-1 參數設定頁面3.1.1.1 操作員登錄設置 操作員登錄設置包括操作員登錄，操作員退出，修改密碼三個功能。操作員登錄的默認密碼為“33333333”。點擊操作員登錄按鈕，輸入正確的操作員密碼，則登錄成功，登錄成功后，操作員才有權限進行程序設計修改和點位教導。點擊操作員退出按鈕，退出操作員登錄，則操作員只能進行運行程序，停止程序等基本操作。點擊修改密碼按鈕，可以進行密碼修改。3.1.1.2 系統登錄設置 系統登錄設置包括系統登錄，系統退出，修改密碼三個功能。系統登錄的默認密碼為“12345678”。點擊系統登錄按鈕，輸入正確的系統密碼，則登錄成功，登錄成功后，操作員才有權限進行機械參數設置，本體定位等功能，這些功能對于一般的操作員是不公開的，因為參數如果設置不準確會影響機器人走位甚至對機器人造成損害。點擊系統退出按鈕，退出系統登錄。點擊修改密碼按鈕，可以進行系統密碼修改。3.1.1.3 機械參數設置 系統登錄成功后，可以點擊機械參數按鈕，進行機械參數，伺服電機，機器人速度等設置。機器人本體參數由工程人士設定，請不要隨意修改。如下圖所示： 參數名稱說 明DH參數 a1J1軸與J2軸中心之間的距離a2J2軸與J3軸中心之間的距離a3J3軸與J4軸中心之間的距離d3J4軸與J6軸在Y方向的距離（一般為0）d4J4軸馬達輸出端到5軸中心的距離d6J5軸中心到6軸法蘭面之間的距離Origin Offset基座地面到二軸中心的距離J6/J5 Coupler如果J6，J5沒有耦合關系，填0，如果J5轉一圈，J6跟著轉半圈，則填0.5，依次類推機構參數Direction馬達旋轉方向RPM馬達最大安全速度（圈/每分鐘）PPR馬達每旋轉一周的脈沖數GRatio各軸的減速機的減速比HLimit軟件限位，最大角度值LLimit軟件限位，最小角度值圖3-1-1-3 機械參數設定頁面3.1.1.4 本體定位設置 邁科訊機器人控制系統支持配有絕對式編碼器的三菱，山洋，松下等主流伺服電機，絕對式編碼器值可能是任意數值，而機器人本體也可能是任意姿態，機器人可以精確運動前，對本體進行定位，這樣在控制系統每次啟動后通過讀取編碼器絕對值，可以通過換算得出機器人的當前姿態。本體定位的一般過程為，啟動控制系統后，通過點位教導頁面，將六軸走位到各自原點位置（角度必須精準，本體定位的精確度直接影響到機器人走位的精準度），將六軸設置為0度（也可以是任意位置，前提是必須確定機器人本體正確的角度），選擇正確的伺服類型后，按下“編碼器絕對值與本體定位”，如果定位成功，則會彈出對話框提示定位成功。定位成功后，可以進入點位教導頁面進行慢速走位測試，觀察機器人走位正確后，才可以運行機器人程序。本體定位功能如下圖所示：圖3-1-1-4 本體定位功能 注意：在伺服有編碼器報警，編碼器跟換電池，或者機器人拆卸維護后，必須重新做本體定位，否則會造成機器人走位角度混亂甚至損害機器人。3.1.1.5 編碼器設置 如果客戶需要做即時編碼器跟隨誤差，可以進行設置，首先，要選擇編碼器反饋的類型，然后還要確認編碼器反饋值和角度正反方向對應。3.1.1.6 工具設置 安裝在機器人上面的工具是需要先做好設置，工具參數為相對于第六軸法蘭面中心的X軸，Y軸，Z軸的增量X,Y,Z. 以及按次序繞Z軸，Y軸，X軸旋轉的角度Rz,Ry,Rx，工具設置頁面如下圖所示：圖3-1-1-6 工具設置 本系統一共可以設置八種工具，點擊右上角按鈕，可以選定需要設置的工具，每次設置一種工具，按“保存退出”按鈕進行保存。系統默認工具為工具一。3.1.2 點位教導啟動邁科訊機器人控制系統后，進入“點位教導”頁面，就可以進行點位的錄入，修改，或刪除工作，一共可以錄入J0-J999一千個關節點位和P0-P999一千個坐標點位，點位用來配合程序設計工作。關節點位由關節坐標J1,J2,J3,J4,J5,J6組成，表示6個軸的角度；坐標點位由直角坐標X，Y，Z，RX，RY，RZ組成，表示TCP點的空間坐標和姿態。雙擊點位，可以錄入文字做點位備注，這在點位比較多的程序設計中非常有用。示教速度：可以設置示教時候機器人的行進速度，為了保證安全，通常是最大速度的1%-30%，系統默認為5%。 示教模式：分為連動和寸動，連動模式下，按下按鈕機器人以示教速度運動，松開按鈕，機器人停止運動；寸動模式下，機器人以寸動設置的距離或角度每按下按鈕一次，則轉動所設角度或前進一段距離，系統默認為連動模式。寸動：設置寸動的距離或角度，在關節坐標下，按下每軸（J1，J2，J3，J4，J5，J6）前進或后退按鈕，機器人將以寸動設置的角度旋轉一下，在直角坐標下，X，Y，Z以寸動設置的距離移動一下，而RX,RY,RZ則以寸動設置的角度移動一下。示教區：示教區點擊“關節坐標”按鈕，機器人走位可以在“關節坐標”和“直角坐標”模式之間切換，如果是在“直角坐標”下，點擊“世界坐標”按鈕，機器人可以在“世界坐標”和“工具坐標”之間切換。示教區(關節軸坐標模式)J1按此按鈕J1軸正轉J2按此按鈕J2軸正轉J3按此按鈕J3軸正轉J4按此按鈕J4軸正轉J5按此按鈕J5軸正轉J6按此按鈕J6軸正轉示教區(直角坐標模式)X按此按鈕沿x軸正向直線運動Y按此按鈕沿Y軸反向直線運動Z按此按鈕沿Z軸正向直線運動RX 按此按鈕沿RX軸正向旋轉運動RY按此按鈕沿RY軸正向旋轉運動RZ按此按鈕沿RZ軸正向旋轉運動點位教導頁面如下圖所示：圖3-1-2 點位教導頁 通過示教區內對機器人的操作，可以將機器人運行到適當的位置和姿態，然后就可以進行點位的錄入，修改等工作了。J(關節)： 此按鈕可以切換關節點位和坐標點位，關節點位保存六個軸的的走位角度(J1,J2,J3,J4,J5,J6)，而坐標點位保存在當前工具和當前工件坐標系下的空間坐標(X,Y,Z,RX,RY,RZ);新建：將機器人當前點位錄入到點位數據區中，點位數據在數據區的最后一行。修改：先點擊某個需要被修改的點位，然后再點擊“修改”按鈕，即可修改這個點位，為了防止誤操作，修改之前，系統會向你確認是否需要修改。刪除：將數據區某個點位刪除會引起程序設計的混亂，所以“刪除”只能刪除數據區最后一行，如果覺得某個點位數據不正確，可以通過“修改”按鈕進行修改。保存：按下“保存”按鈕才可以將本次點位示教的數據真正保存在當前程序文件中。點對點：點擊某個點位，按下按鈕，機器人將以Move_P點位運動方式到當前點。直線：點擊某個點位，按下按鈕，機器人將以Move_L直線運動方式到當前點。工具1： 點擊“工具1”按鈕，可以選擇目前教導需要的工具（在機器人裝有兩個以上工具情況下），系統一開始默認為工具1,而選擇當前工具后，按鈕上面會顯示當前為哪個工具。教導工作就在當前工具前提下進行。工件坐標1：點擊“工件坐標1”按鈕，可以選擇目前教導需要的工件坐標，如果當前程序并不需要工件坐標，則不需要對工件坐標進行設置，工件坐標1-8自然為空，即使進行選擇后，默認也是為世界坐標系下。系統一開始默認為工件坐標1,而選擇當前工件坐標系后，按鈕上面會顯示當前為哪個工件坐標系下。做教導就在當前工件坐標系前提下進行。當然，機器人在工件坐標系下教導的前提是在教導區選擇了“工件坐標”，教導區內選定了關節坐標，工具坐標或世界坐標時，工件坐標的選定是不起作用的。 圖3-1-2-1 工件坐標選擇頁上圖為工件坐標選定對話框，在使用工件坐標前，你需要對使用的工件坐標進行設置，點擊左下角“工件坐標設置”按鈕，可以對工件坐標進行設置，將會彈出下圖對話框： 圖3-1-2-2 工件坐標設置頁在此頁面，一共可以設置8個工件坐標，工件坐標設置方法目前為三點定位法：第一，通過教導方式，教導出工件坐標系的原點，工件坐標系X軸上一點，和工件坐標面上任意一點共三點，通過關節坐標保存三點。第二：在工件坐標設定框內，輸入相應的原點，X軸上點，工件面上一點第三：點擊“保存工件坐標”按鈕，如果點位選擇正確，系統會提示工件坐標設置成功。3.1.3 程序設計邁科訊機器人控制系統程序設計語法簡潔，編程方便，絕大部分程序語句通過鼠標點擊或觸控即可輕松完成，普通操作員經過短時間培訓即可掌握一般性的機器人程序設計。程序設計主頁面如下圖所示：圖3-1-3 程序設計頁面在主窗口，點擊“程序設計”按鈕，可以進入“程序設計”頁面，對程序進行編輯。“程序設計”頁面的左方，是程序設計語句，包括“功能命令” ，“運動控制” ，“ 擴展命令”三大塊，“程序設計”頁面右面為程序編輯窗口，右下方對應有編輯的主要功能：“插入”，“刪除”，“保存”，“另存”，“打開”，“新建”，以下列舉了程序編輯窗口按鈕的作用。功能描述插入表示在程序當前行之前插入一空語句刪除表示刪除程序當前行保存保存當前編輯程序另存將當前程序另存為一個程序打開打開一個程序新建新建一個空程序下面依次列舉介紹“功能命令”，“運動控制”，“擴展命令”程序設計語句的主要功能： 功能命令Speed Rate 對于 運行速度的百分比，運行速度在程序運行頁面設置。例如運行速度為50，Speed Rate為10，那么機器人運動的速度為50%*10%,即5%。Set RO設置輸出點狀態，設置為高電平或低電平，On為高電平，Off為低電平，默認為0-63個輸出點，以IO擴展板為準，最大可控制64個點位。Wait RI持續等待到指定RI輸入點狀態符合條件，再繼續運行下一行程序。If RI如果符合指定RI輸入點狀態，則跳轉到指定程序行Goto程序跳轉到 Goto 語句指定行。設置范圍(0-9999)LINE,如果行數超過程序范圍則忽略此語句。Goto 語句禁忌跳入Repeat Begin/End循環體，否則可能引起程序運行混亂。Delay等待時間，以毫秒為單位。程序會在當前機器人運行狀態停止后，才開始進行暫停等待，等待時間完成，繼續運行下一條語句。MARK在程序中插入標識語句，有利于閱讀程序，語句本身不會對程序造成任何影響。Repeat BeginRepeat End循環語句，與Repeat End語句搭配使用，Repeat Begin是循環開始位置，Repeat End是循環結束位置。程序將重復Repeat Begin到Repeat End 之間的程序語句指定次數，如果只有其中一條語句，則系統認為該語句為無效。運動控制Move_P從當前位置，點對點運動到指定點位。點位可以是關節點位，也可以是坐標點位（Move_P(P)），如果由于速度，限位等原因造成系統運行報錯，則程序自動停止運行。Move_L從當前位置，直線運動到指定點位。點位可以是關節點位，也可以是坐標點位（Move_L(P)），如果由于速度，限位等原因造成系統運行報錯，則程序自動停止運行。Move_C從當前點，經過第一點，到達第二點，走圓弧運動。選擇的點位可以是關節點位，也可以是坐標點位（Move_C(P)）Blend平滑功能設置，On為開啟，開啟平滑功能后，兩筆同類型運動命令之間不會有停頓，而是平滑連接，同時第一筆命令的結束部分到第二筆命令的開始部分位置精度會有所損失。TurnTool切換工具命令，程序開始運行時，系統默認工具為為工具一，如果機器人安裝有兩種以上工具，并且系統已經設置好工具參數，那么通過此命令可以切換到1-8種工具下。TurnWork切換工件坐標系，程序開始運行時，系統默認為在世界坐標系下，如果已經設置好工件坐標系，通過此命令可以切換到1-8個工件坐標系下，如果工件坐標系并沒有設置好，而調用此命令，則系統會默認到世界坐標系下。擴展命令Loop Stop此命令表示按下“周期開關”按鈕后，系統運行到此命令后，會直接退出程序。3.1.4 運行程序運行程序頁面為默認頁面，在參數設定后，點位教導后，程序設計后，其它的工作就交給機器人了，運行程序頁面會顯示當前運行的程序，運行程序后，會顯示程序運行到哪一行，運行程序頁面如下圖所示：圖 3-1-4 運行程序頁面運行程序：運行當前程序。暫停程序：程序運行過程中需要暫停，可按此鍵，暫停后按此鍵可以繼續運行。周期開關：配合程序命令“Loop Stop”使用，當按下此按鈕，機器人在下一個周期執行“Loop Stop”命令時，停止程序，機器人保持當前姿態。停止程序：停止當前程序。運行速度：默認速度為最大速度的10%，如果需要改變速度，則可以點擊按鈕進行改變。3.2 啟動和關閉系統在操作區有“啟動模擬”，“啟動系統”，“報警信息”，“IO監控”四個功能按鈕。如下圖所示： 圖3-2 操作區啟動模擬：用于模擬運行機器人程序，模擬啟動系統后，也可以在“運行程序”頁面運行程序，不過運行程序并不會控制機器人本體，而是模擬運行，輸入輸出點也是模擬狀態下，可以進入“IO監控”模塊，點擊觸控某個設置輸入點狀態。模擬啟動系統后，點擊此按鈕，可以停止模擬啟動。啟動模擬的作用在于：第一，可以讓操作員在沒有機器人本體，沒有安裝板卡，甚至在筆記本電腦上編寫程序，運行程序，達到熟悉控制系統，熟悉程序設計的目的。 第二：有些走