ABB六軸工業(yè)機器人奇點矯正問題研究

楊薇

【摘 要】六軸工業(yè)機器人在編程調試中，經常容易出現奇點問題，導致編程調試無法繼續(xù)進行。本文闡述了奇點問題產生的原因及解決奇點問題的方法。

【關鍵詞】ABB；工業(yè)機器人；奇點

0 引言

ABB六軸工業(yè)機器人在全球自動化生產領域應用廣泛，其仿真功能強大，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)點使其在實際安裝與調試過程中受到用戶的熱烈歡迎。同樣ABB六軸工業(yè)機器人編程調試過程中，經常出現奇點問題導致編程調試無法繼續(xù)進行。

1 奇點問題的出現原因

工業(yè)機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)機器人運行速度、工作節(jié)拍等各方面性能的關鍵因素，底層程序里涉及到運動學、數學等各方面負責學科，而奇點問題實際上是底層運動學及數學方面導致的問題。

圖1 ABB六軸工業(yè)機器人軸示意圖

關于6軸串聯(lián)機器人，存在一個不可避免的特性，那就是奇點。在奇點時，無法通過逆向運算將笛卡爾坐標系轉化為軸的角度，而且笛卡兒坐標系內一點微小的變化就會引起軸角度的劇烈變化。所以，做PTP運動時，不存在奇點問題。奇點只存在軌跡運動時。6軸串聯(lián)關節(jié)機器人有三種奇點：腕部奇點，肩部奇點，肘部奇點。腕部奇點發(fā)生在4軸和6軸重合（平行）時。肩部奇點發(fā)生在腕部中心位于1軸旋轉中心線時。肘部奇點發(fā)生在腕部中心和2軸3軸一條線 。當機器人以笛卡爾坐標系運動時，經過奇點，某些軸的速度會突然變得很快，TCP點的路徑速度會顯著減慢。因此，應避免機器人的軌跡經過奇點附近[1]。

ABB工業(yè)機器人底層算法中規(guī)定了當5軸角度為0度，4軸與6軸平行時報錯并停止編程調試。ABB工業(yè)機器人六軸定義見圖1。

2 奇點問題的解決辦法

ABB六軸工業(yè)機器人奇點報錯解決辦法主要有：

（1）增加目標點，調整工業(yè)機器人姿態(tài)，避免出現5軸0度，4軸與6軸平行情況。這也是大家經常看見有時工業(yè)機器人運行時為什么有一些所謂的“不必要”運行軌跡和動作的原因了[2]。

（2）修改MOVEL指令為MOVEJ指令。MOVEL指令為從目標點1到目標點2直線運動的指令，MOVEJ是從目標點1到目標點2工業(yè)機器人軸關節(jié)運動的指令。在不是必須要走直線軌跡的情況下將指令調整，MOVEJ指令運行的工業(yè)機器人會自主調整姿態(tài)避免運行奇點及其附近。

3 結束語

隨著產業(yè)升級及自動化生產線改造浪潮的襲來，工業(yè)機器人集成技術成為當今的熱門技術，大批量的工業(yè)機器人代替人力進行生產勞動。工業(yè)機器人奇點問題是工業(yè)機器人編程調試中經常遇到的問題，通過經驗及以上辦法，能夠有效的解決此問題。

【參考文獻】

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

[2]葉暉.工業(yè)機器人實操與應用技巧[M].機械工業(yè)出版社，2010，9.

[責任編輯：楊玉潔]