目录

第一章 代码+解释

1.1 基础代码

1.1.2 关于 VAR robtarget pos

1.1.3 关于四元数

1.2 机器人初始化程序

1.3 配置通信 (ProfiNet 示例，ABB RAPID)

1.4 设置干涉区 (ABB RAPID)

1.5 示教轨迹和自动过程 (ABB RAPID)

1.6 配置抓手并进行抓取操作 (ABB RAPID)

1.7 上下料操作 (ABB RAPID)

1.8 弧焊机器人程序 (ABB RAPID)

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第一章 代码+解释

1.1 基础代码

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(); 移动到初始位置MoveJ pos1, v1000, z50, tool0;; 以直线移动到第二个位置MoveL pos2, v500, z10, tool0;; 以直线移动到第三个位置MoveL pos3, v500, z10, tool0;ENDPROC
ENDMODULE

注释

1. MODULE MainModule: 定义一个主模块 MainModule。
2. VAR robtarget pos1 := ...: 声明并初始化位置变量 pos1，指定位置和姿态。
3. VAR robtarget pos2 := ...: 声明并初始化位置变量 pos2，指定位置和姿态。
4. VAR robtarget pos3 := ...: 声明并初始化位置变量 pos3，指定位置和姿态。
5. PROC Main(): 定义主过程 Main。
6. MoveJ pos1, v1000, z50, tool0;: 以关节运动模式（MoveJ）移动到 pos1，速度为1000，区间z为50，工具为tool0。
7. MoveL pos2, v500, z10, tool0;: 以直线运动模式（MoveL）移动到 pos2，速度为500，区间z为10，工具为tool0。
8. MoveL pos3, v500, z10, tool0;: 以直线运动模式（MoveL）移动到 pos3，速度为500，区间z为10，工具为tool0。
9. ENDPROC: 结束过程。
10. ENDMODULE: 结束模块。

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1.1.2 关于 VAR robtarget pos

• VAR：这是RAPID语言中的关键字，用于声明变量。
• robtarget：这是变量的类型。在RAPID中，robtarget类型用于描述机器人目标位置和姿态，包括笛卡尔坐标和四元数。
• pos1：这是变量的名称，表示这是第一个位置变量。

1. :=

• 赋值操作符，用于初始化变量 pos1 的值。

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

• 这是一个数组，表示 robtarget 类型变量的初始值。robtarget 类型由四部分组成，分别是位置、姿态（四元数）、配置数据和外部轴。

. [[1000,0,500]]

• 位置部分，这是一个3D坐标数组，表示机器人末端执行器在空间中的位置。
  • 1000：X轴坐标，表示位置在X轴方向上的距离，单位是毫米。
  • 0：Y轴坐标，表示位置在Y轴方向上的距离，单位是毫米。
  • 500：Z轴坐标，表示位置在Z轴方向上的距离，单位是毫米。

3. [1,0,0,0]

• 姿态部分，这是一个四元数数组，表示机器人末端执行器的姿态。
  • 1：四元数的实部，表示姿态的角度。
  • 0、0、0：四元数的虚部，表示姿态的方向。

四元数 [1,0,0,0] 对应的是没有旋转的姿态（即与参考坐标系对齐）。

4. [0,0,0,0]

• 配置数据部分，这是一组四个整数，用于描述机器人运动时的特定配置（如关节角度、翻转状态等）。
  • 通常配置数据与机器人型号有关，这里所有值为 0，表示默认配置。

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

• 外部轴部分，这是一个包含六个值的数组，表示机器人使用的外部轴的位置。
  • 9E9：表示一个极大值（通常是 9999999999），用于指示未定义或未使用的外部轴位置。

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1.1.3 关于四元数

四元数是一种用于表示三维空间中旋转的数学工具。它们比欧拉角或旋转矩阵更稳定，不容易出现万向节锁（Gimbal lock）问题。一个四元数通常表示为 (𝑤,𝑥,𝑦,𝑧)(w,x,y,z)，其中 𝑤w 是实部，𝑥,𝑦,𝑧x,y,z 是虚部。

四元数 (1,0,0,0)(1,0,0,0) 表示没有旋转。这是因为它等价于单位旋转矩阵，或旋转角度为0度的旋转。

一些常见的四元数姿态示例

1. 没有旋转

• 四元数: (1,0,0,0)(1,0,0,0)
• 描述: 机器人末端执行器没有旋转，保持与参考坐标系对齐。

2. 绕X轴旋转90度

• 四元数: (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: 机器人末端执行器绕X轴顺时针旋转90度。

3. 绕Y轴旋转90度

• 四元数: (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: 机器人末端执行器绕Y轴顺时针旋转90度。

4. 绕Z轴旋转90度

• 四元数: (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: 机器人末端执行器绕Z轴顺时针旋转90度。

5. 绕X轴旋转180度

• 四元数: (0,1,0,0)(0,1,0,0)
• 描述: 机器人末端执行器绕X轴旋转180度。

6. 绕Y轴旋转180度

• 四元数: (0,0,1,0)(0,0,1,0)
• 描述: 机器人末端执行器绕Y轴旋转180度。

7. 绕Z轴旋转180度

• 四元数: (0,0,0,1)(0,0,0,1)
• 描述: 机器人末端执行器绕Z轴旋转180度。

计算四元数的基本公式

一个四元数 (𝑤,𝑥,𝑦,𝑧)可以通过旋转角度 𝜃和旋转轴向量 (𝑢𝑥,𝑢𝑦,𝑢𝑧)来计算：

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示例计算

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1.2 机器人初始化程序

用ABB RAPID编程语言编写的一个简单的机器人初始化程序。它的主要功能包括工具和用户坐标系的初始化，以及机器人上电和校零点操作。我们将逐行详细解释这个程序：

程序模块头部

• MODULE InitRobot: 定义一个名为 InitRobot 的模块。模块是RAPID程序的基本构建单元，包含了多个过程、函数和数据。

主过程定义

• PROC Main(): 定义一个名为 Main 的过程，作为程序的主入口点。

工具坐标系初始化

• ! 工具坐标系初始化: 注释，说明接下来是工具坐标系的初始化部分。
• VAR tooldata tool0 := ...: 定义一个变量 tool0，类型为 tooldata，并进行初始化。
  • [TRUE, [[0,0,250],[1,0,0,0]], [1,1,1,[0,0,0,0]], [1, [0,0,0], [0,0,0,0]]]: 初始化值的详细解释：
    • TRUE: 指示工具数据有效。
    • [[0,0,250],[1,0,0,0]]: 工具的TCP（Tool Center Point）位置和姿态。
      • [[0,0,250]]: TCP的坐标位置，表示工具在Z轴上延伸250毫米。
      • [[1,0,0,0]]: 四元数，表示工具的姿态（无旋转）。
    • [1,1,1,[0,0,0,0]]: 工具的负载信息，包含重量、质心位置和惯性矩。
    • [1, [0,0,0], [0,0,0,0]]: 工具的未知负载和惯性数据，通常为默认值。
• PERS tooldata tool1 := ...: 定义一个持久性变量 tool1，其类型和初始化值与 tool0 相同。持久性变量在控制器重启后仍然保留其值。

用户坐标系初始化

• ! 用户坐标系初始化: 注释，说明接下来是用户坐标系的初始化部分。
• VAR wobjdata wobj0 := ...: 定义一个变量 wobj0，类型为 wobjdata，并进行初始化。
  • [TRUE, TRUE, "", [[1000,0,0],[1,0,0,0]]]: 初始化值的详细解释：
    • TRUE: 指示工件数据有效。
    • TRUE: 指示工件坐标系相对于工件的坐标系（而不是机器人的基座）。
    • "": 工件名称为空。
    • [[1000,0,0],[1,0,0,0]]: 工件的基座位置和姿态。
      • [[1000,0,0]]: 工件坐标系在世界坐标系中的位置，X轴上偏移1000毫米。
      • [[1,0,0,0]]: 四元数，表示工件坐标系的姿态（无旋转）。
• PERS wobjdata wobj1 := ...: 定义一个持久性变量 wobj1，其类型和初始化值与 wobj0 相同。

设置工具和用户坐标系

• ! 设置工具和用户坐标系: 注释，说明接下来将设置工具和用户坐标系。
• ConfL\Off;: 关闭线性运动配置检查。
• ConfJ\Off;: 关闭关节运动配置检查。
• Tool0 := tool0;: 将 tool0 赋值给 Tool0，设置当前使用的工具。
• Wobj0 := wobj0;: 将 wobj0 赋值给 Wobj0，设置当前使用的工件坐标系。

机器人上电和校零点

• ! 机器人上电和校零点: 注释，说明接下来是机器人上电和校零点操作。
• MoveJ [[0,0,0,0,0,0]], v1000, fine, tool0\WObj:=wobj0;: 使用关节运动（MoveJ）将机器人移动到所有关节角度为零的位置。
  • [[0,0,0,0,0,0]]: 关节角度数组，所有关节角度为零。
  • v1000: 运动速度，单位是度/秒。
  • fine: 精细停止，表示在目标位置完全停止。
  • tool0\WObj:=wobj0: 使用 tool0 作为工具，wobj0 作为工件坐标系。
  • 这个指令用于上电和校零点。

结束主过程和模块

• ENDPROC: 结束 Main 过程的定义。
• ENDMODULE: 结束 InitRobot 模块的定义。

MODULE InitRobotPROC Main()! 工具坐标系初始化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]]];! 用户坐标系初始化VAR wobjdata wobj0 := [TRUE, TRUE, "", [[1000,0,0],[1,0,0,0]]];PERS wobjdata wobj1 := [TRUE, TRUE, "", [[1000,0,0],[1,0,0,0]]];! 设置工具和用户坐标系ConfL\Off;ConfJ\Off;Tool0 := tool0;Wobj0 := wobj0;! 机器人上电和校零点MoveJ [[0,0,0,0,0,0]], v1000, fine, tool0\WObj:=wobj0; ! 上电MoveJ [[0,0,0,0,0,0]], v1000, fine, tool0\WObj:=wobj0; ! 校零点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;! 发送数据到机器人IF DI_ProfiNet = 1 THENSetDO DO_ProfiNet, 1;ELSESetDO DO_ProfiNet, 0;ENDIFENDPROC
ENDMODULE

该程序主要用于通过ProfiNet通信控制机器人。程序定义了ProfiNet信号，并通过这些信号进行初始化和数据发送操作。

下面详细解 

①模块定义

• MODULE ProfiNetConfig: 定义一个名为 ProfiNetConfig 的模块。模块是RAPID程序的基本构建单元，包含了多个过程、函数和数据。

②定义ProfiNet信号

• PERS signaldi DI_ProfiNet := [1];: 定义一个持久性输入信号 DI_ProfiNet，类型为 signaldi，初始值为 [1]。持久性变量在控制器重启后仍然保留其值。
• PERS signaldo DO_ProfiNet := [1];: 定义一个持久性输出信号 DO_ProfiNet，类型为 signaldo，初始值为 [1]。

③主过程定义

• PROC Main(): 定义一个名为 Main 的过程，作为程序的主入口点。

④初始化ProfiNet通信

• ! 初始化ProfiNet通信: 注释，说明接下来是初始化ProfiNet通信。
• SetDO DO_ProfiNet, 1;: 设置输出信号 DO_ProfiNet 为高电平（1），表示开始初始化。
• WaitTime 1;: 等待1秒。
• SetDO DO_ProfiNet, 0;: 设置输出信号 DO_ProfiNet 为低电平（0），表示初始化完成。
• WaitTime 1;: 再次等待1秒。

⑤发送数据到机器人

• ! 发送数据到机器人: 注释，说明接下来是通过ProfiNet发送数据到机器人。
• IF DI_ProfiNet = 1 THEN: 检查输入信号 DI_ProfiNet 是否为高电平（1）。
  • SetDO DO_ProfiNet, 1;: 如果 DI_ProfiNet 为高电平，设置输出信号 DO_ProfiNet 为高电平（1），表示发送数据。
  • ELSE: 否则。
  • SetDO DO_ProfiNet, 0;: 设置输出信号 DO_ProfiNet 为低电平（0），表示不发送数据。
• ENDIF: 结束条件语句。

⑥结束主过程和模块

• ENDPROC: 结束 Main 过程的定义。
• ENDMODULE: 结束 ProfiNetConfig 模块的定义。

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1.4 设置干涉区 (ABB RAPID)

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MODULE InterferenceZonePROC Main()! 设置空间干涉区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​

 该程序设置一个空间干涉区，并让机器人在该区域内移动。

下面详细解 

模块定义

• MODULE InterferenceZone: 定义一个名为 InterferenceZone 的模块。模块是RAPID程序的基本构建单元，包含了多个过程、函数和数据。

主过程定义

• PROC Main(): 定义一个名为 Main 的过程，作为程序的主入口点。

设置空间干涉区

• ! 设置空间干涉区: 注释，说明接下来将定义空间干涉区的起点和终点。
• VAR robtarget zoneStart := [500, 500, 500, 0, 0, 0];: 定义一个名为 zoneStart 的变量，类型为 robtarget，并初始化它。
  • [500, 500, 500, 0, 0, 0]: 初始化值表示空间干涉区的起点。
    • [500, 500, 500]: 机器人TCP（Tool Center Point）的X、Y、Z坐标，分别为500毫米。
    • [0, 0, 0]: 机器人TCP的姿态，使用欧拉角表示（绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度均为0）。
• VAR robtarget zoneEnd := [1000, 1000, 1000, 0, 0, 0];: 定义一个名为 zoneEnd 的变量，类型为 robtarget，并初始化它。
  • [1000, 1000, 1000, 0, 0, 0]: 初始化值表示空间干涉区的终点。
    • [1000, 1000, 1000]: 机器人TCP的X、Y、Z坐标，分别为1000毫米。
    • [0, 0, 0]: 机器人TCP的姿态，使用欧拉角表示（绕X轴、Y轴和Z轴的旋转角度均为0）。

关闭配置检查

• ConfL\Off;: 关闭线性运动配置检查。这通常用于禁用一些运动路径配置的检查，确保机器人可以按照程序的指令执行运动。

机器人移动指令

• MoveJ zoneStart, v1000, fine, tool0;: 让机器人使用关节运动模式（MoveJ）以1000毫米/秒的速度移动到 zoneStart 位置。

  • zoneStart: 目标位置，定义在上面的 zoneStart 变量。
  • v1000: 运动速度，单位是毫米/秒。
  • fine: 精细停止，表示在目标位置完全停止。
  • tool0: 使用的工具坐标系。

• MoveL zoneEnd, v1000, fine, tool0;: 让机器人使用直线运动模式（MoveL）以1000毫米/秒的速度从 zoneStart 移动到 zoneEnd 位置。

  • zoneEnd: 目标位置，定义在上面的 zoneEnd 变量。
  • v1000: 运动速度，单位是毫米/秒。
  • fine: 精细停止，表示在目标位置完全停止。
  • tool0: 使用的工具坐标系。

结束主过程和模块

• ENDPROC: 结束 Main 过程的定义。
• ENDMODULE: 结束 InterferenceZone 模块的定义。

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1.5 示教轨迹和自动过程 (ABB RAPID)

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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 配置抓手并进行抓取操作 (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];! 移动到加载位置MoveJ pLoad, v1000, fine, tool0;! 模拟加载操作WaitTime 1;! 移动到卸载位置MoveJ pUnload, v1000, fine, tool0;! 模拟卸载操作WaitTime 1;! 返回起始位置MoveJ pLoad, v1000, fine, tool0;ENDPROC
ENDMODULE

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1.8 弧焊机器人程序 (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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