工業(yè)機器人現(xiàn)場編程kuka)+陳小艷+ppt課件c-09-o-k-樣條曲線運動編程原理-課件

1、樣條曲線運動編程原理,,學習目標和技能,學習目標使用聯(lián)機表單創(chuàng)建和編輯樣條組熟悉樣條運動掌握SPTP、SLIN、SCIRC和SPL運動編程學習技能創(chuàng)建帶樣條組的運動程序用聯(lián)機表單為樣條組編程,樣條運動方式,樣條是一種尤其適用于復雜曲線軌跡的運動方式。原則上這種運動也可以通過逼近的SLIN運動和SCIRC運動生成，但用樣條更有優(yōu)勢。種類最齊全的樣條運動是樣條組，它可以將多個運動合并成一個總運動。機器人控制系統(tǒng)把一個樣條組作

2、為一個運動語句進行設計和執(zhí)行。樣條組運動示例如圖所示。,樣條組運動示例,可以把位于樣條組中的運動稱為樣條段。樣條組分為兩種類型：CP樣條組：帶CP運動的樣條組（可包含SPL、SLIN、SCIRC樣條段）PTP樣條組：僅在軸空間內運動的樣條（僅包含SPTP樣條段）用樣條組編程具有以下幾個優(yōu)點：1）軌跡通過位于軌跡上的點來定義，可以很簡單的生成所需軌跡。2）與常規(guī)運動方式相比，更易于保持設定的速度，只有在少數(shù)情況下才 會

3、出現(xiàn)減速的情況。3）軌跡曲線始終保持不變，不受倍率、速度或加速度的影響。4）可以精確的沿圓周和小圓弧運動。,常規(guī)運動SLIN與SCIRC和樣條組編程相比，缺點有哪些？,1）軌跡通過不在軌跡上的軌跡逼近點定義。軌跡逼近區(qū)域很難預測，生成所需的軌跡很繁瑣。2）在很多情況下，會造成很難預計的速度減小，例如在軌跡逼近區(qū)域和臨近點很近時。3）如果出于時間原因，無法進行軌跡逼近，則軌跡曲線會發(fā)生變化。4）軌跡曲線受倍率、速度和加速度

4、的影響而改變。,常規(guī)運動與樣條組編程區(qū)別,樣條運動的速度曲線：機器人控制系統(tǒng)在規(guī)劃時就已經考慮到機器人的物理極限。機器人在編程設定的速度范圍內盡可能快速移動，即在其物理極限的范圍內快速移動。與常規(guī)運動SLIN、SCIRC相比，這是一個優(yōu)點，因為這兩種常規(guī)運動在運動過程中不會在規(guī)劃時考慮物理極限。物理極限在運動期間才會起作用并在必要時觸發(fā)停止。 用樣條組編程的運動，在運動過程中必須以低于編程設定速度運行，即減速運行的情況有以下幾點：

5、1）突出的角2）姿態(tài)改變過大3）附加軸進行較大運動4）在奇點附近,編程過程中，選擇姿態(tài)導引“無取向”，可在樣條段中避免因姿態(tài)改變過大而引起的減速。速度減至0的情況有如下幾種：1）連續(xù)的點具有相同坐標2）連續(xù)的SLIN段（如下左圖）或SCIRC段。導致原因：速度方向的間斷變化。3）圓不同于直線，它是曲線，當直線與圓相切時，SLIN與SCIRC的過渡段速度也降為0，如下右圖。,SLIN段與SCIRC段相切，速度減為0,連續(xù)的S

6、LIN段，速度減為0,然而，也有例外的情況：1）如果SLIN段是連續(xù)的，并且構成一條直線且姿態(tài)均勻變化，則速度不會降低，如下圖所示。2）如果兩個圓的圓心和半徑一樣，并且姿態(tài)均勻變化，則SCIRC和SCIRC過渡段的速度也不降低。（很難進行示教，需要對點進行計算和編程）另外，為笛卡爾弧長分配姿態(tài)變化、附加軸變化時，示教不均勻，通常也會造成意料之外的速度急降。所以，應盡可能均勻分配姿態(tài)和附加軸。,構成一條直線的SLIN段，速度不會降低

7、,更改樣條組樣條組的更改，可以通過兩種方式來進行：①更改點的位置：如果移動了一個樣條組中的一個點，則軌跡最多會在此點前的兩個段中和此點后的兩個段中發(fā)生變化。例如：P3點被移動，由此改變P1-P2、P2-P3、P3-P4段的軌跡，而P4-P5段不發(fā)生改變，因為它屬于SCIRC段并由此確定圓周軌跡。,更改P3點后，軌跡變化,小幅度的點平移通常不會引起軌跡變化，但如果是相鄰的兩個段，一段非常長而另一端非常短，則小小的變化就會產生非常大

8、的影響。例如：P3點被移動，由于P2-P3段和P3-P4段很短，而P1-P2段和P4-P5段很長，所以小的移動也會使軌跡發(fā)生很大變化，如圖所示。這種問題的糾正方法如下：1）均勻分配點的間距。2）將直線（除了很短的直線）作為SLIN段編程。,移動P3點后的軌跡變化,②更改段類型：如果將一個SPL段變成一個SLIN段或者是反過來，則前一個段和后一段的軌跡均會發(fā)生變化。例如：原有軌跡P2-P3段類型由SPL變?yōu)镾LIN，則P

9、1-P2、P2-P3、P3-P4段的軌跡發(fā)生變化。,更改段類型后軌跡變化,樣條運動的語句選擇,可以在樣條組的段上選擇語句。1）CP樣條組：SAK運行將作為常規(guī)LIN運動被執(zhí)行。這通過一則必須應答的信息加以提示。2）PTP樣條組：SAK運行將作為常規(guī)PTP運動被執(zhí)行。這不會通過信息加以提示。機器人執(zhí)行樣條運動過程中，在選擇語句之后，軌跡通常與正常程序運行中的樣條完全一樣延伸。如果在選擇語句前尚未運行樣條，并且在這種情況下語句選擇于樣

10、條組始端，則可能會出現(xiàn)例外，例如：樣條運動的起始點是樣條組前的最后一個點，即起始點位于樣條組之外，則機器人控制系統(tǒng)在正常運行樣條時保存該起始點。如果以后要選擇語句，則可由此已知該起始點。但如果從未運行過樣條組，則起始點未知。,如果在SAK運行后按下啟動鍵，則會顯示一則必須應答的信息，此信息提示軌跡已改變。如圖所示，在P1點選擇語句時軌跡改變。在針對一個編程設置的圓心角的SCIRC段語句選擇時，機器人將移動到目標點（包括圓心

11、角），前提條件是機器人控制系統(tǒng)可以識別起始點。如果機器人控制系統(tǒng)無法識別起始點，則移向編程設定的目標點，在這種情況下，機器人系統(tǒng)會顯示一則信息，提示未考慮圓心角。在SCIRC單個運動上選擇語句時，從不考慮圓心角。,P1點選擇語句時，軌跡改變,樣條運動的軌跡逼近,所有樣條組和所有樣條單個運動均可相互軌跡逼近。無論是CP或是PTP樣條組，還是單個運動，都無關緊要。從運動類型的角度來看，軌跡逼近弧線始終相當于第二個運動。例如在SPTP-S

12、LIN軌跡逼近時，軌跡逼近弧線是CP型。樣條運動無法用常規(guī)運動（LIN、CIRC、PTP）進行軌跡逼近。機器人在執(zhí)行樣條運動過程中，如果因為時間原因或因預進停止而無法軌跡逼近時，則機器人在軌跡逼近弧線的起始處等待。具體執(zhí)行運動過程如下：1）如果因為時間原因：只要可以執(zhí)行下一個語句，則機器人繼續(xù)移動。2）如果因為預進停止：軌跡逼近弧線的起始處即是當前語句的終點，即預進停止被取消，機器人控制系統(tǒng)可以執(zhí)行下一個語句，機器人繼續(xù)移動。,在

13、這兩種情況下，機器人沿軌跡逼近弧線移動。確切地說可以進行軌跡逼近，只是時間上會有推遲。這一特性與LIN運動、CIRC運動或PTP運動相反，如果常規(guī)運動因為上述原因不能軌跡逼近，則會精確移至目標點。在MSTEP和ISTEP程序運行方式中沒有軌跡逼近，原因如下：1）在MSTEP和ISTEP程序運行方式下，即使在軌跡逼近時也會精確移至目標點。2）在從樣條組軌跡逼近至樣條組時，精確暫停的結果是第一個樣條組的最后一個段的軌跡和第二個樣條組的

14、第一段的軌跡與GO程序運行方式下不同。3）這兩個樣條組中的所有其他段的軌跡與MSTE、ISTEP和GO模式下的軌跡相同。,以樣條組替代軌跡逼近的CP運動若以樣條組替代傳統(tǒng)軌跡逼近的CP運動，則必須對程序進行下列更改：1、用SLIN-SPL-SLIN替代LIN-LIN2、用SLIN-SPL-SCIRC替代LIN-CIRC 在用SLIN-SPL-SCIRC替代LIN-CIRC時，建議使SPL有一段進入原來的圓周內，這樣SCI

15、RC開始就晚于原來的CIRC。 機器人在對常規(guī)運動進行軌跡逼近時，要對角點進行編程，而在樣條組中，則對軌跡逼近的起點和終點處的點進行編程。,例如機器人在對圖所示的樣條進行編程時，要對P1A和P1B點進行確定，確定方法有如下幾條：1）駛過軌跡逼近的軌跡，通過觸發(fā)器儲存所希望的位置。2）在程序中用KRL計算這兩個點。3）可從軌跡逼近標準中得出軌跡逼近起點，軌跡逼近終點取決于編程設定的速度。,P1A-軌跡逼近起點P1B-

16、軌跡逼近終點,機器人在運動執(zhí)行過程中，即便P1A與P1B正好在軌跡逼近的起點和終點處，SPL軌跡也不會精確的與軌跡逼近弧線吻合。為了能得到精確的軌跡逼近弧線，必須在樣條上插入附加點，通常插入一個點就足夠，如圖所示，左圖為未插入附加點的軌跡，右圖為插入附加點的軌跡，已完全吻合。,,對于段序列SLIN-SPL-SLIN，通常要求SPL段在兩條直線的較小交角之內運行。根據(jù)SPL段的起點與目標點，該軌道也可能在此范圍之外運行，如下圖所示。

17、只有當滿足以下條件時，軌跡才在該范圍內運行。1）兩個SLIN段在其延長線上相交。2）2/3≦a/b≦3/2,a-從SPL段的起點至SLIN段的交點的距離b-從SLIN段的交點至SPL段的目標點的距離,CP樣條姿態(tài)引導,機器人TCP在起始點和目標點處的方向可能不同。在CP樣條編程時必須選擇如何處理不同的姿態(tài)。姿態(tài)引導在選擇窗口“移動參數(shù)”中選擇，共有四種方式：1、恒定的方向 TCP的姿態(tài)在運動過程中保持不變。2、標準

18、 TCP的姿態(tài)在運動過程中不斷變化。TCP在目標點上具有編程設置的姿態(tài)。3、手動PTP TCP的姿態(tài)在運動過程中不斷變化。這是由手軸角度的線性轉換造成的。4、無取向 此選項僅用于CP樣條段。用于無需對一個點確定。若選擇了此選項，則機器人控制系統(tǒng)忽略對示教或編程過的點的姿態(tài)。機器人控制系統(tǒng)會根據(jù)周圍點的姿態(tài)計算出此點的最佳姿態(tài)，可以縮短節(jié)拍時間。,無取向姿態(tài)引導具有以下幾個屬性：1）在“步進運行”

19、和“單個運行”程序方式下，機器人停止時的姿態(tài)為機器人控制系統(tǒng)計算出的姿態(tài)。2）如果在“無取向”的點上進行語句選擇，機器人則采用機器人控制系統(tǒng)計算 出的姿態(tài)。SLIN運動方式下的姿態(tài)導引方式見下表。,SLIN運動姿態(tài)引導,對于SCIRC運動來說，姿態(tài)導引的選擇與SLIN相同。此外，還可以為SCIRC運動確定姿態(tài)引導是以空間（基準）為參照還是以軌道為參照。,SCIRC運動姿態(tài)引導參照方式,SCIRC運動方式下的姿態(tài)導引見下表所示,

20、對樣條組進行編程,通過樣條組可以將多個運動合并成一個總運動，一個樣條組允許包含以下指令：①提供樣條功能的應用程序包中的聯(lián)機指令②注釋和空行注：不允許包含其它指令如變量賦值或邏輯指令。,用聯(lián)機表單為CP樣條組編程CP樣條組聯(lián)機表單如下圖所示，參數(shù)含義見下表。,CP樣條組選項窗口坐標系如下圖所示，參數(shù)含義見下表。,CP樣條組移動參數(shù)選項窗口如下圖所示，參數(shù)含義見下表。,移動參數(shù)選項窗口,參數(shù)含義,CP樣條組段中的編程,CP樣條段聯(lián)

21、機表單如下圖所示。,CP樣條段聯(lián)機表單參數(shù)含義如下表所示。,用聯(lián)機表單為PTP樣條組編程PTP樣條組聯(lián)機表單如下圖所示，參數(shù)含義見下表。,PTP樣條組選項窗口同CP樣條組，如圖2所示，參數(shù)含義見表2。,PTP樣條組選項窗口移動參數(shù)如下圖所示，參數(shù)含義見下表。,SPTP段聯(lián)機表單如下圖所示，參數(shù)含義見下表。,用聯(lián)機表單為樣條單個運動編程,樣條單個運動SLIN的聯(lián)機表單如下圖所示，參數(shù)含義見下表。,SLIN運動方式移動參數(shù)選項窗口如下圖

22、所示。,SLIN運動移動參數(shù)選項窗口各個參數(shù)含義說明見下表。,樣條單個運動SCIRC聯(lián)機表單如下圖所示。,樣條單個運動SCIRC聯(lián)機表單各個參數(shù)含義見下表。,SCIRC移動參數(shù)與圓周配置選項窗口參數(shù)說明如下兩圖所示。,SCIRC運動的移動參數(shù)窗口,SCIRC運動的圓周配置窗口,SCIRC移動參數(shù)與圓周配置各個參數(shù)含義說明見下表。,用聯(lián)機表單為樣條單個運動SPTP編程SPTP聯(lián)機表單如下圖所示。,SPTP聯(lián)機表單各個參數(shù)含義說明見下表