目錄

第一章 代碼+解釋

1.1 基礎代碼

1.1.2 關于 VAR robtarget pos

1.1.3?關于四元數

1.2?機器人初始化程序

1.3?配置通信 (ProfiNet 示例，ABB RAPID)

1.4?設置干涉區 (ABB RAPID)

1.5?示教軌跡和自動過程 (ABB RAPID)

1.6?配置抓手并進行抓取操作 (ABB RAPID)

1.7?上下料操作 (ABB RAPID)

1.8?弧焊機器人程序 (ABB RAPID)

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第一章 代碼+解釋

1.1 基礎代碼

MODULE MainModuleVAR robtarget pos1 := [[1000,0,500],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];VAR robtarget pos2 := [[800,200,600],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];VAR robtarget pos3 := [[600,400,700],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]];PROC Main(); 移動到初始位置MoveJ pos1, v1000, z50, tool0;; 以直線移動到第二個位置MoveL pos2, v500, z10, tool0;; 以直線移動到第三個位置MoveL pos3, v500, z10, tool0;ENDPROC
ENDMODULE

注釋

1. MODULE MainModule: 定義一個主模塊 MainModule。
2. VAR robtarget pos1 := ...: 聲明并初始化位置變量 pos1，指定位置和姿態。
3. VAR robtarget pos2 := ...: 聲明并初始化位置變量 pos2，指定位置和姿態。
4. VAR robtarget pos3 := ...: 聲明并初始化位置變量 pos3，指定位置和姿態。
5. PROC Main(): 定義主過程 Main。
6. MoveJ pos1, v1000, z50, tool0;: 以關節運動模式（MoveJ）移動到 pos1，速度為1000，區間z為50，工具為tool0。
7. MoveL pos2, v500, z10, tool0;: 以直線運動模式（MoveL）移動到 pos2，速度為500，區間z為10，工具為tool0。
8. MoveL pos3, v500, z10, tool0;: 以直線運動模式（MoveL）移動到 pos3，速度為500，區間z為10，工具為tool0。
9. ENDPROC: 結束過程。
10. ENDMODULE: 結束模塊。

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1.1.2 關于 VAR robtarget pos

• VAR：這是RAPID語言中的關鍵字，用于聲明變量。
• robtarget：這是變量的類型。在RAPID中，robtarget類型用于描述機器人目標位置和姿態，包括笛卡爾坐標和四元數。
• pos1：這是變量的名稱，表示這是第一個位置變量。

1. :=

• 賦值操作符，用于初始化變量 pos1 的值。

2. [[1000,0,500],[1,0,0,0],[0,0,0,0],[9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]]

• 這是一個數組，表示 robtarget 類型變量的初始值。robtarget 類型由四部分組成，分別是位置、姿態（四元數）、配置數據和外部軸。

. [[1000,0,500]]

• 位置部分，這是一個3D坐標數組，表示機器人末端執行器在空間中的位置。
  • 1000：X軸坐標，表示位置在X軸方向上的距離，單位是毫米。
  • 0：Y軸坐標，表示位置在Y軸方向上的距離，單位是毫米。
  • 500：Z軸坐標，表示位置在Z軸方向上的距離，單位是毫米。

3. [1,0,0,0]

• 姿態部分，這是一個四元數數組，表示機器人末端執行器的姿態。
  • 1：四元數的實部，表示姿態的角度。
  • 0、0、0：四元數的虛部，表示姿態的方向。

四元數 [1,0,0,0] 對應的是沒有旋轉的姿態（即與參考坐標系對齊）。

4. [0,0,0,0]

• 配置數據部分，這是一組四個整數，用于描述機器人運動時的特定配置（如關節角度、翻轉狀態等）。
  • 通常配置數據與機器人型號有關，這里所有值為 0，表示默認配置。

5. [9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9]

• 外部軸部分，這是一個包含六個值的數組，表示機器人使用的外部軸的位置。
  • 9E9：表示一個極大值（通常是 9999999999），用于指示未定義或未使用的外部軸位置。

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1.1.3?關于四元數

四元數是一種用于表示三維空間中旋轉的數學工具。它們比歐拉角或旋轉矩陣更穩定，不容易出現萬向節鎖（Gimbal lock）問題。一個四元數通常表示為 (𝑤,𝑥,𝑦,𝑧)(w,x,y,z)，其中 𝑤w 是實部，𝑥,𝑦,𝑧x,y,z 是虛部。

四元數 (1,0,0,0)(1,0,0,0) 表示沒有旋轉。這是因為它等價于單位旋轉矩陣，或旋轉角度為0度的旋轉。

一些常見的四元數姿態示例

1. 沒有旋轉

• 四元數: (1,0,0,0)(1,0,0,0)
• 描述: 機器人末端執行器沒有旋轉，保持與參考坐標系對齊。

2. 繞X軸旋轉90度

• 四元數: (2/2,2/2,0,0)(2?/2,2?/2,0,0) 或 (0.7071,0.7071,0,0)(0.7071,0.7071,0,0)
• 描述: 機器人末端執行器繞X軸順時針旋轉90度。

3. 繞Y軸旋轉90度

• 四元數: (2/2,0,2/2,0)(2?/2,0,2?/2,0) 或 (0.7071,0,0.7071,0)(0.7071,0,0.7071,0)
• 描述: 機器人末端執行器繞Y軸順時針旋轉90度。

4. 繞Z軸旋轉90度

• 四元數: (2/2,0,0,2/2)(2?/2,0,0,2?/2) 或 (0.7071,0,0,0.7071)(0.7071,0,0,0.7071)
• 描述: 機器人末端執行器繞Z軸順時針旋轉90度。

5. 繞X軸旋轉180度

• 四元數: (0,1,0,0)(0,1,0,0)
• 描述: 機器人末端執行器繞X軸旋轉180度。

6. 繞Y軸旋轉180度

• 四元數: (0,0,1,0)(0,0,1,0)
• 描述: 機器人末端執行器繞Y軸旋轉180度。

7. 繞Z軸旋轉180度

• 四元數: (0,0,0,1)(0,0,0,1)
• 描述: 機器人末端執行器繞Z軸旋轉180度。

計算四元數的基本公式

一個四元數 (𝑤,𝑥,𝑦,𝑧)可以通過旋轉角度 𝜃和旋轉軸向量 (𝑢𝑥,𝑢𝑦,𝑢𝑧)來計算：

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示例計算

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1.2?機器人初始化程序

用ABB RAPID編程語言編寫的一個簡單的機器人初始化程序。它的主要功能包括工具和用戶坐標系的初始化，以及機器人上電和校零點操作。我們將逐行詳細解釋這個程序：

程序模塊頭部

• MODULE InitRobot: 定義一個名為 InitRobot 的模塊。模塊是RAPID程序的基本構建單元，包含了多個過程、函數和數據。

主過程定義

• PROC Main(): 定義一個名為 Main 的過程，作為程序的主入口點。

工具坐標系初始化

• ! 工具坐標系初始化: 注釋，說明接下來是工具坐標系的初始化部分。
• VAR tooldata tool0 := ...: 定義一個變量 tool0，類型為 tooldata，并進行初始化。
  • [TRUE, [[0,0,250],[1,0,0,0]], [1,1,1,[0,0,0,0]], [1, [0,0,0], [0,0,0,0]]]: 初始化值的詳細解釋：
    • TRUE: 指示工具數據有效。
    • [[0,0,250],[1,0,0,0]]: 工具的TCP（Tool Center Point）位置和姿態。
      • [[0,0,250]]: TCP的坐標位置，表示工具在Z軸上延伸250毫米。
      • [[1,0,0,0]]: 四元數，表示工具的姿態（無旋轉）。
    • [1,1,1,[0,0,0,0]]: 工具的負載信息，包含重量、質心位置和慣性矩。
    • [1, [0,0,0], [0,0,0,0]]: 工具的未知負載和慣性數據，通常為默認值。
• PERS tooldata tool1 := ...: 定義一個持久性變量 tool1，其類型和初始化值與 tool0 相同。持久性變量在控制器重啟后仍然保留其值。

用戶坐標系初始化

• ! 用戶坐標系初始化: 注釋，說明接下來是用戶坐標系的初始化部分。
• VAR wobjdata wobj0 := ...: 定義一個變量 wobj0，類型為 wobjdata，并進行初始化。
  • [TRUE, TRUE, "", [[1000,0,0],[1,0,0,0]]]: 初始化值的詳細解釋：
    • TRUE: 指示工件數據有效。
    • TRUE: 指示工件坐標系相對于工件的坐標系（而不是機器人的基座）。
    • "": 工件名稱為空。
    • [[1000,0,0],[1,0,0,0]]: 工件的基座位置和姿態。
      • [[1000,0,0]]: 工件坐標系在世界坐標系中的位置，X軸上偏移1000毫米。
      • [[1,0,0,0]]: 四元數，表示工件坐標系的姿態（無旋轉）。
• PERS wobjdata wobj1 := ...: 定義一個持久性變量 wobj1，其類型和初始化值與 wobj0 相同。

設置工具和用戶坐標系

• ! 設置工具和用戶坐標系: 注釋，說明接下來將設置工具和用戶坐標系。
• ConfL\Off;: 關閉線性運動配置檢查。
• ConfJ\Off;: 關閉關節運動配置檢查。
• Tool0 := tool0;: 將 tool0 賦值給 Tool0，設置當前使用的工具。
• Wobj0 := wobj0;: 將 wobj0 賦值給 Wobj0，設置當前使用的工件坐標系。

機器人上電和校零點

• ! 機器人上電和校零點: 注釋，說明接下來是機器人上電和校零點操作。
• MoveJ [[0,0,0,0,0,0]], v1000, fine, tool0\WObj:=wobj0;: 使用關節運動（MoveJ）將機器人移動到所有關節角度為零的位置。
  • [[0,0,0,0,0,0]]: 關節角度數組，所有關節角度為零。
  • v1000: 運動速度，單位是度/秒。
  • fine: 精細停止，表示在目標位置完全停止。
  • tool0\WObj:=wobj0: 使用 tool0 作為工具，wobj0 作為工件坐標系。
  • 這個指令用于上電和校零點。

結束主過程和模塊

• ENDPROC: 結束 Main 過程的定義。
• ENDMODULE: 結束 InitRobot 模塊的定義。

MODULE InitRobotPROC Main()! 工具坐標系初始化VAR tooldata tool0 := [TRUE, [[0,0,250],[1,0,0,0]], [1,1,1,[0,0,0,0]], [1, [0,0,0], [0,0,0,0]]];PERS tooldata tool1 := [TRUE, [[0,0,250],[1,0,0,0]], [1,1,1,[0,0,0,0]], [1, [0,0,0], [0,0,0,0]]];! 用戶坐標系初始化VAR wobjdata wobj0 := [TRUE, TRUE, "", [[1000,0,0],[1,0,0,0]]];PERS wobjdata wobj1 := [TRUE, TRUE, "", [[1000,0,0],[1,0,0,0]]];! 設置工具和用戶坐標系ConfL\Off;ConfJ\Off;Tool0 := tool0;Wobj0 := wobj0;! 機器人上電和校零點MoveJ [[0,0,0,0,0,0]], v1000, fine, tool0\WObj:=wobj0; ! 上電MoveJ [[0,0,0,0,0,0]], v1000, fine, tool0\WObj:=wobj0; ! 校零點ENDPROC
ENDMODULE

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1.3?配置通信 (ProfiNet 示例，ABB RAPID)

MODULE ProfiNetConfigPERS signaldi DI_ProfiNet := [1];PERS signaldo DO_ProfiNet := [1];PROC Main()! 初始化ProfiNet通信SetDO DO_ProfiNet, 1;WaitTime 1;SetDO DO_ProfiNet, 0;WaitTime 1;! 發送數據到機器人IF DI_ProfiNet = 1 THENSetDO DO_ProfiNet, 1;ELSESetDO DO_ProfiNet, 0;ENDIFENDPROC
ENDMODULE

該程序主要用于通過ProfiNet通信控制機器人。程序定義了ProfiNet信號，并通過這些信號進行初始化和數據發送操作。

下面詳細解?

①模塊定義

• MODULE ProfiNetConfig: 定義一個名為 ProfiNetConfig 的模塊。模塊是RAPID程序的基本構建單元，包含了多個過程、函數和數據。

②定義ProfiNet信號

• PERS signaldi DI_ProfiNet := [1];: 定義一個持久性輸入信號 DI_ProfiNet，類型為 signaldi，初始值為 [1]。持久性變量在控制器重啟后仍然保留其值。
• PERS signaldo DO_ProfiNet := [1];: 定義一個持久性輸出信號 DO_ProfiNet，類型為 signaldo，初始值為 [1]。

③主過程定義

• PROC Main(): 定義一個名為 Main 的過程，作為程序的主入口點。

④初始化ProfiNet通信

• ! 初始化ProfiNet通信: 注釋，說明接下來是初始化ProfiNet通信。
• SetDO DO_ProfiNet, 1;: 設置輸出信號 DO_ProfiNet 為高電平（1），表示開始初始化。
• WaitTime 1;: 等待1秒。
• SetDO DO_ProfiNet, 0;: 設置輸出信號 DO_ProfiNet 為低電平（0），表示初始化完成。
• WaitTime 1;: 再次等待1秒。

⑤發送數據到機器人

• ! 發送數據到機器人: 注釋，說明接下來是通過ProfiNet發送數據到機器人。
• IF DI_ProfiNet = 1 THEN: 檢查輸入信號 DI_ProfiNet 是否為高電平（1）。
  • SetDO DO_ProfiNet, 1;: 如果 DI_ProfiNet 為高電平，設置輸出信號 DO_ProfiNet 為高電平（1），表示發送數據。
  • ELSE: 否則。
  • SetDO DO_ProfiNet, 0;: 設置輸出信號 DO_ProfiNet 為低電平（0），表示不發送數據。
• ENDIF: 結束條件語句。

⑥結束主過程和模塊

• ENDPROC: 結束 Main 過程的定義。
• ENDMODULE: 結束 ProfiNetConfig 模塊的定義。

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1.4?設置干涉區 (ABB RAPID)

?
MODULE InterferenceZonePROC Main()! 設置空間干涉區VAR robtarget zoneStart := [500, 500, 500, 0, 0, 0];VAR robtarget zoneEnd := [1000, 1000, 1000, 0, 0, 0];ConfL\Off;MoveJ zoneStart, v1000, fine, tool0;MoveL zoneEnd, v1000, fine, tool0;ENDPROC
ENDMODULE?

?該程序設置一個空間干涉區，并讓機器人在該區域內移動。

下面詳細解?

模塊定義

• MODULE InterferenceZone: 定義一個名為 InterferenceZone 的模塊。模塊是RAPID程序的基本構建單元，包含了多個過程、函數和數據。

主過程定義

• PROC Main(): 定義一個名為 Main 的過程，作為程序的主入口點。

設置空間干涉區

• ! 設置空間干涉區: 注釋，說明接下來將定義空間干涉區的起點和終點。
• VAR robtarget zoneStart := [500, 500, 500, 0, 0, 0];: 定義一個名為 zoneStart 的變量，類型為 robtarget，并初始化它。
  • [500, 500, 500, 0, 0, 0]: 初始化值表示空間干涉區的起點。
    • [500, 500, 500]: 機器人TCP（Tool Center Point）的X、Y、Z坐標，分別為500毫米。
    • [0, 0, 0]: 機器人TCP的姿態，使用歐拉角表示（繞X軸、Y軸和Z軸的旋轉角度均為0）。
• VAR robtarget zoneEnd := [1000, 1000, 1000, 0, 0, 0];: 定義一個名為 zoneEnd 的變量，類型為 robtarget，并初始化它。
  • [1000, 1000, 1000, 0, 0, 0]: 初始化值表示空間干涉區的終點。
    • [1000, 1000, 1000]: 機器人TCP的X、Y、Z坐標，分別為1000毫米。
    • [0, 0, 0]: 機器人TCP的姿態，使用歐拉角表示（繞X軸、Y軸和Z軸的旋轉角度均為0）。

關閉配置檢查

• ConfL\Off;: 關閉線性運動配置檢查。這通常用于禁用一些運動路徑配置的檢查，確保機器人可以按照程序的指令執行運動。

機器人移動指令

• MoveJ zoneStart, v1000, fine, tool0;: 讓機器人使用關節運動模式（MoveJ）以1000毫米/秒的速度移動到 zoneStart 位置。

  • zoneStart: 目標位置，定義在上面的 zoneStart 變量。
  • v1000: 運動速度，單位是毫米/秒。
  • fine: 精細停止，表示在目標位置完全停止。
  • tool0: 使用的工具坐標系。

• MoveL zoneEnd, v1000, fine, tool0;: 讓機器人使用直線運動模式（MoveL）以1000毫米/秒的速度從 zoneStart 移動到 zoneEnd 位置。

  • zoneEnd: 目標位置，定義在上面的 zoneEnd 變量。
  • v1000: 運動速度，單位是毫米/秒。
  • fine: 精細停止，表示在目標位置完全停止。
  • tool0: 使用的工具坐標系。

結束主過程和模塊

• ENDPROC: 結束 Main 過程的定義。
• ENDMODULE: 結束 InterferenceZone 模塊的定義。

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1.5?示教軌跡和自動過程 (ABB RAPID)

?
MODULE TeachAndAutoPERS robtarget p1 := [1000, 0, 500, 0, 0, 0];PERS robtarget p2 := [1050, 0, 500, 0, 0, 0];PERS robtarget p3 := [1100, 0, 500, 0, 0, 0];PROC Main()MoveJ p1, v1000, fine, tool0;MoveL p2, v500, fine, tool0;MoveL p3, v500, fine, tool0;MoveL p1, v500, fine, tool0;ENDPROC
ENDMODULE

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1.6?配置抓手并進行抓取操作 (ABB RAPID)

MODULE GripperConfigVAR bool gripperClosed := FALSE;PROC Main()VAR robtarget pGrab := [1000, 0, 500, 0, 0, 0];VAR robtarget pDrop := [1050, 0, 500, 0, 0, 0];! 初始化抓手SetGripper(FALSE);MoveJ pGrab, v1000, fine, tool0;SetGripper(TRUE);MoveJ pDrop, v1000, fine, tool0;SetGripper(FALSE);MoveJ pGrab, v1000, fine, tool0;ENDPROCPROC SetGripper(bool close)IF close THENSetDO doGripper, 1;gripperClosed := TRUE;ELSESetDO doGripper, 0;gripperClosed := FALSE;ENDIFENDPROC
ENDMODULE

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1.7?上下料操作 (ABB RAPID)

MODULE LoadUnloadPROC Main()VAR robtarget pLoad := [1000, 0, 500, 0, 0, 0];VAR robtarget pUnload := [1050, 0, 500, 0, 0, 0];! 移動到加載位置MoveJ pLoad, v1000, fine, tool0;! 模擬加載操作WaitTime 1;! 移動到卸載位置MoveJ pUnload, v1000, fine, tool0;! 模擬卸載操作WaitTime 1;! 返回起始位置MoveJ pLoad, v1000, fine, tool0;ENDPROC
ENDMODULE

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1.8?弧焊機器人程序 (ABB RAPID)

MODULE ArcWeldingVAR welddata wdata:=[20, 0.8, 5, 1.5, 0.1];PROC Main()VAR robtarget pStart := [1000, 0, 500, 0, 0, 0];VAR robtarget pWeld1 := [1050, 0, 500, 0, 0, 0];VAR robtarget pWeld2 := [1100, 0, 500, 0, 0, 0];MoveJ pStart, v1000, fine, tool0;ArcLStart wdata, pWeld1, v500, fine, tool0;ArcLEnd pWeld2, v500, fine, tool0;MoveJ pStart, v1000, fine, tool0;ENDPROC
ENDMODULE

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