FANUC機器人:奇異點迴避功能介紹與使用方法

2020-12-17 工業機器人虛擬仿真

奇異點概述

大部分6軸關節型機器人，由於機械限位或軟限位的限制，在其運動空間中會出現逆運動學無解的情況，也就是基於坐標的規劃運動無法明確的逆向轉化為機器人各個關節軸的旋轉角度，在機器人工作空間中這些逆運動學無解的點就被稱為「奇異點」。機器人奇異點大致可以分為以下三種類型。

肩部奇異點：肩部奇異點是在機器人手腕的中心與J1軸關節在同一條直線上時發生。這種情況下，會導致關節軸1和4試圖瞬間旋轉180度。

肘部奇異點：當機器人手腕的中心與關節軸2和3處於同一平面時，會產生肘部奇異點。肘部奇異點看起來像機器人「伸得太遠」，導致肘部鎖定在某個空間位置。

腕部奇異點：當機器人的兩個手腕軸（關節軸4和6）在同一條直線上時，就會發生這種情況，這可能會導致這些關節試圖立即旋轉180度。

對於肩部奇異點與肘部奇異點，只要限制機器人作業範圍，就可輕易地迴避。但是，腕部奇異點在機器人工作區域的幾乎所有位置都有可能發生。機器人在通過這些腕部奇異點或者其附近時，機器人腕部軸中的J4軸與J6軸，將在短時間內進行迴轉量大的運動，使機器人產生極度怪異的運動姿態；若是此時限制腕部軸的運行速度，則會導致工具中心點（TCP）的速度變慢，同時機器人也將與所示教的運行軌跡產生偏離。

針對腕部奇異點，FANUC機器人提供了奇異點迴避功能，能夠實時迴避腕部的奇異點，並且此功能在機器人執行程序時和手動運行時都可以使用。

通過使用奇異點迴避功能可以實現：避免機器人腕部關節軸發生過度的迴轉，能夠平順地通過腕部的奇異點，這樣就能夠使機器人工具中心點（TCP）的速度保持不變。

FANUC機器人奇異點迴避功能屬於機器人系統軟體選項，若是需要使用此功能，需要額外安裝Singularity Avoidance（R792）和Motion Package（R809）系統軟體選項。對於不同型號的機器人，奇異點迴避功能可能會不受支持。

使用注意事項

FANUC機器人奇異點迴避功能，在使用過程中應注意以下事項：

奇異點迴避功能只限於搬運工具應用型（HandingPRO）的機器人，對於有協調控制、跟蹤拾取、連續旋轉、圖形生成等附加功能的機器人無法同時使用。

此功能只對機器人的直線運動有效，圓弧運動則不能生效。

使用奇異點迴避功能時，機器人運動時的腕部姿態與示教的姿態有時不同。不僅是經過奇異點的路徑軌跡點，而且後續的路徑軌跡點的姿態也有可能被更改。

機器人單步運行時，前進和後退有可能執行不同的動作。為避免這種差異，以單步方式運行前進時，機器人實際的姿態與示教的姿態不同的情況下，示教器會顯示「MOTN-208形態無法達到」的報警。此時，若在該點處執行位置修改，則後退運行時的動作會成為與前進運行時相同的動作。

手動操作時和程序運行時，奇異點附近的動作有時會不同。

機器人路徑軌跡點在奇異點範圍內時，示教的路徑軌跡點將被更改。

在關節運動的轉角部分，此功能有可能無法使用。

手動運行時的使用方法

手動操作時的奇異點迴避功能的「有效/無效」，可通過示教器顯示手動運行指定的坐標系前面的「S/」的有無來判斷。例如顯示「S/世界」帶有「S/」時，表示手動運行奇異點迴避功能有效；沒有「S/」的情況下，手動運行時的奇異點迴避功能無效。

機器人接通電源時，奇異點迴避功能的「有效/無效」，根據選擇的程序自動切換。

手動運行時要切換奇異點迴避功能的「有效/無效」，可以通過以下步驟實現：

機器人示教器的操作面板上按下「FCTN」鍵，在彈出的FUNCTION 1快捷菜單中，通過對「5 T/奇異點 點動」的選擇，來切換手動運行時奇異點迴避功能的「有效/無效」。

程序運行時的使用方法

程序運行中奇異點迴避功能的「有效/無效」，可針對不同的程序單獨選擇。新建程序時的有效/無效，以點動操作時的奇異點迴避功能的「有效/無效」為參考自動進行切換。但是，奇異點迴避功能選項追加之前或者沒有奇異點迴避功能選項的控制系統中，在導入備份程序時，程序中奇異點迴避功能無效。

程序運行時奇異點迴避功能的「有效/無效」，可以通過以下步驟實現：

機器人示教器的操作面板上按下「SELECT」鍵，進入程序選擇畫面。在程序選擇畫面上，將光標移動到需要使用奇異點迴避功能的程序上。

然後在示教器顯示界面上點擊下方的「>」，顯示出其他功能選項。

點擊「詳細」，顯示程序詳細畫面，然後點擊「下一步」。

在彈出的畫面中，通過點擊顯示界面下方的「有效/無效」，來切換程序運行時是否啟用奇異點迴避功能。

The End

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