ABB六轴工业机器人奇点矫正问题研究

杨薇

【摘 要】六轴工业机器人在编程调试中，经常容易出现奇点问题，导致编程调试无法继续进行。本文阐述了奇点问题产生的原因及解决奇点问题的方法。

【关键词】ABB；工业机器人；奇点

0 引言

ABB六轴工业机器人在全球自动化生产领域应用广泛，其仿真功能强大，示教器界面人性化，操作简单，编程贴近C语言等各方面优点使其在实际安装与调试过程中受到用户的热烈欢迎。同样ABB六轴工业机器人编程调试过程中，经常出现奇点问题导致编程调试无法继续进行。

1 奇点问题的出现原因

工业机器人除了面向用户供用户使用的编程语言外还有底层程序，而底层程序才是决定工业机器人运行速度、工作节拍等各方面性能的关键因素，底层程序里涉及到运动学、数学等各方面负责学科，而奇点问题实际上是底层运动学及数学方面导致的问题。

图1 ABB六轴工业机器人轴示意图

关于6轴串联机器人，存在一个不可避免的特性，那就是奇点。在奇点时，无法通过逆向运算将笛卡尔坐标系转化为轴的角度，而且笛卡儿坐标系内一点微小的变化就会引起轴角度的剧烈变化。所以，做PTP运动时，不存在奇点问题。奇点只存在轨迹运动时。6轴串联关节机器人有三种奇点：腕部奇点，肩部奇点，肘部奇点。腕部奇点发生在4轴和6轴重合（平行）时。肩部奇点发生在腕部中心位于1轴旋转中心线时。肘部奇点发生在腕部中心和2轴3轴一条线 。当机器人以笛卡尔坐标系运动时，经过奇点，某些轴的速度会突然变得很快，TCP点的路径速度会显著减慢。因此，应避免机器人的轨迹经过奇点附近[1]。

ABB工业机器人底层算法中规定了当5轴角度为0度，4轴与6轴平行时报错并停止编程调试。ABB工业机器人六轴定义见图1。

2 奇點问题的解决办法

ABB六轴工业机器人奇点报错解决办法主要有：

（1）增加目标点，调整工业机器人姿态，避免出现5轴0度，4轴与6轴平行情况。这也是大家经常看见有时工业机器人运行时为什么有一些所谓的“不必要”运行轨迹和动作的原因了[2]。

（2）修改MOVEL指令为MOVEJ指令。MOVEL指令为从目标点1到目标点2直线运动的指令，MOVEJ是从目标点1到目标点2工业机器人轴关节运动的指令。在不是必须要走直线轨迹的情况下将指令调整，MOVEJ指令运行的工业机器人会自主调整姿态避免运行奇点及其附近。

3 结束语

随着产业升级及自动化生产线改造浪潮的袭来，工业机器人集成技术成为当今的热门技术，大批量的工业机器人代替人力进行生产劳动。工业机器人奇点问题是工业机器人编程调试中经常遇到的问题，通过经验及以上办法，能够有效的解决此问题。

【参考文献】

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

[2]叶晖.工业机器人实操与应用技巧[M].机械工业出版社，2010，9.

[责任编辑：杨玉洁]