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第1篇 力觉控制在工业机器人上的应用2

第1章 力觉控制在工业机器人上的应用范围2

1.1 机器人现场应用出现的问题2

1.2 什么是力觉控制功能2

1.3 力觉控制技术规格及技术术语2

第2章 力觉控制器的硬件配置及连接4

2.1 机器人及力觉控制系统的构成4

2.2 力觉控制器产品型号及构成（1F-FS001-W200）4

2.3 力觉控制器的技术规格5

2.3.1 力觉控制器各部位名称5

2.3.2 力觉控制器的技术规格5

2.4 力觉传感器技术规格6

2.5 力觉传感器的安装7

2.5.1 适配器安装7

2.5.2 传感器安装7

2.5.3 安装角度8

2.6 连接与配线8

2.6.1 力觉控制器与机器人控制器的连接8

2.6.2 力觉传感器与力觉控制器的连接9

2.6.3 电源的连接9

第3章 力觉控制的坐标系及参数设置10

3.1 坐标系的定义10

3.1.1 力觉坐标系（机械接口）10

3.1.2 力觉坐标系（工具）10

3.1.3 力觉坐标系（直交）11

3.1.4 力觉传感器坐标系11

3.2 初始参数的设置12

3.2.1 初始参数一览12

3.2.2 力觉控制器识别参数12

3.2.3 校正参数的设置13

3.2.4 力觉传感器允许值16

3.2.5 力觉控制补偿限制17

3.2.6 力觉传感器数据滤波器设定17

3.2.7 力觉传感器最小控制力设定17

3.3 连接设定的检查与确认18

3.3.1 确认力觉传感器通信数据18

3.3.2 确认力觉传感器的安装及坐标系校准18

第4章 力觉控制的相关指令及状态变量20

4.1 力觉控制指令20

4.1.1 力觉控制功能启动指令——Fsc On20

4.1.2 Fsc Off22

4.1.3 FsGChg22

4.1.4 切换控制特性指令—FsCTrg23

4.2 力觉控制的状态变量24

4.2.1 状态变量一览表24

4.2.2 设置/存储当前使用的“力觉控制坐标系”——M＿FsCodO、M＿FsCod125

4.2.3 设置/存储当前各轴的力觉控制模式——P＿FsModO、P＿FsMod126

4.2.4 设置/存储当前各轴的刚度系数——P＿FsStfO、P＿FsStf126

4.2.5 设置/存储当前各轴的阻尼系数——P＿FsDmpO、P＿FsDmp127

4.2.6 设置/存储各轴的“作用力指令值”——P＿FsFCdO、P＿FsFCd128

4.2.7 设置/存储“速度指令值”——P＿FsSpdO、P＿FsSpd128

4.2.8 设置/存储各轴的“模式切换判定值”——P＿FsSwFO、P＿FsSwF129

4.2.9 P＿FsGnO、P＿FsGn130

4.2.10 设置/存储“作用力检测设定值”——P＿FsFLmO、P＿FsFLm130

4.3 力觉检测功能指令31

4.3.1 力觉检测指令一览表31

4.3.2 定义一个“Mo组合条件”——Def MoTrg31

4.3.3 设置“Mo组合条件”的有效/无效指令——SetMoTrg32

4.4 力觉检测功能的状态变量33

4.4.1 与力觉检测功能有关的状态变量33

4.4.2 “Mo组合条件”状态——M＿MoTrg33

4.4.3 判定“作用力当前值”是否超过“检测设定值”——M＿FsLmtS34

4.4.4 表示“实际值的变化状态”——P＿FsLmtR34

4.4.5 表示“实际值”是否超过“设定值”——P＿FsLmtX35

4.4.6 表示“实际值”第1次超过“检测值”时的位置——P＿FsLmtP35

4.4.7 表示超过“检测设定值”时的“作用力实际数据”——P＿FsLmtD36

4.4.8 表示“作用力实测数据最大值”——P＿FsMaxD36

4.4.9 “当前作用力”实测数值——P＿FsCurD37

4.4.10 力觉指令位置——P＿FsCurP37

4.4.11 表示力觉控制的ON/OFF状态——M＿FsCSts38

4.5 力觉日志功能指令38

4.5.1 与力觉日志功能有关的指令38

4.5.2 数据采集指令——FsLog On38

4.5.3 数据采集结束指令——FsLog Off39

4.5.4 FsOutLog39

4.6 其他指令40

4.7 样例程序42

4.7.1 样例程序142

4.7.2 样例程序243

4.7.3 样例程序344

4.7.4 样例程序447

第5章 力觉控制中的作用力控制48

5.1 作用力控制的种类48

5.1.1 作用力控制48

5.1.2 刚度控制48

5.1.3 位置控制48

5.1.4 补偿48

5.2 力觉控制功能有效/无效指令49

5.3 控制模式及控制特性概述49

5.3.1 “控制模式/控制特性”技术参量的定义50

5.3.2 力觉控制坐标系51

5.3.3 力觉控制模式52

5.3.4 刚度系数52

5.3.5 阻尼系数52

5.4 控制特性53

5.4.1 作用力指令值53

5.4.2 速度指令值53

5.4.3 模式切换判定值54

5.4.4 力觉控制增益55

5.4.5 作用力检测设定值55

5.5 传感器数据清零55

5.6 改变控制特性的指令56

5.6.1 更改“控制特性”指令——FsGChg56

5.6.2 根据“Mo组合条件”执行切换“控制特性”的指令——FsCTrg56

5.7 应用案例57

5.7.1 应用案例1——作用力控制58

5.7.2 应用案例2——“速度优先模式”与“作用力模式”的切换59

5.7.3 刚度控制60

5.7.4 控制特性变更161

5.7.5 控制特性变更2（Mo组合条件）63

第6章 力觉检测65

6.1 概述65

6.2 Mo组合条件66

6.3 作用力检测状态66

6.3.1 M＿FsLmtS66

6.3.2 P＿FsLmtR66

6.4 数据锁存66

6.5 数据（储存）66

6.6 应用案例66

6.6.1 应用案例166

6.6.2 应用案例267

6.6.3 应用案例369

第7章 力觉日志功能及应用71

7.1 力觉日志采集的数据对象和技术指标71

7.2 力觉日志功能相关参数的设置72

7.3 采集力觉数据的指令73

7.4 力觉数据的传送73

7.5 应用案例74

7.5.1 传送应用案例174

7.5.2 传送应用案例275

第8章 力觉控制的相关参数77

8.1 力觉功能关联参数77

8.2 参数设置79

8.2.1 初始参数设置79

8.2.2 控制模式参数设置79

8.2.3 控制特性参数设置80

8.2.4 力觉日志参数设置82

第9章 示教操作83

9.1 使用示教单元能够执行的力觉控制功能83

9.1.1 力觉控制83

9.1.2 作为力觉监视器87

9.1.3 接触检查88

9.1.4 使用案例90

9.2 示教操作92

9.2.1 关于示教位置的注意要点92

9.2.2 使用案例（示教操作）94

第10章 工程应用案例97

10.1 零部件装配97

10.2 相位对准推入98

第11章 力觉控制中故障检测与报警101

11.1 报警一览表101

11.2 报警及对策的详细说明102

11.3 力觉控制单元的报警107

11.4 机器人故障及对策108

第2篇 视觉控制在工业机器人的应用110

第12章 视觉控制在工业机器人的应用110

12.1 概述110

12.2 前期准备及通信设置110

12.2.1 基本设备配置及连接110

12.2.2 通信设置111

12.3 工具坐标系原点的设置113

12.3.1 操作方法113

12.3.2 求TOOL坐标系原点的程序TLXY114

12.4 坐标系标定114

12.4.1 前期准备114

12.4.2 坐标系标定步骤114

12.5 视觉传感器程序制作116

12.6 视觉传感器与机器人的通信116

12.7 调试程序116

12.8 动作确认118

12.9 与视觉功能相关的指令118

12.10 视觉功能指令详细说明118

12.10.1 NVOpen（Network vision sensor line open）118

12.10.2 NVClose——关断视觉传感器通信线路指令120

12.10.3 NVLoad——加载程序指令121

12.10.4 NVPst——启动视觉程序获取信息指令122

12.10.5 NVIn——读取信息指令125

12.10.6 NVRun——视觉程序启动指令126

12.10.7 NVTrg——请求拍照指令126

12.10.8 P＿NvS1～P＿NvS8——“位置型变量”127

12.10.9 M＿NvNum——状态变量（存储视觉传感器检测到的工件数量的状态变量）128

12.10.10 M＿NvOpen——状态变量（存储视觉传感器的连接状态的状态变量）128

12.10.11 M＿NvS1～M＿NvS8——视觉传感器识别的数值型变量129

12.10.12 EBRead（Easy Builder Read）——读数据指令（康奈斯专用）130

12.11 应用案例132

12.11.1 案例1：抓取及放置工件132

12.11.2 案例2：工件安装136

第13章 工业机器人的视觉追踪功能及应用139

13.1 概述139

13.1.1 什么是追踪功能139

13.1.2 一般应用案例139

13.1.3 追踪功能技术术语和缩写140

13.1.4 可构成的追踪应用系统140

13.2 硬件系统构成141

13.2.1 传送带追踪用部件构成141

13.2.2 视觉追踪系统部件构成141

13.2.3 传送带追踪系统构成案例142

13.2.4 视觉追踪系统构成案例143

13.3 技术规格144

13.4 追踪工作流程144

13.5 设备连接145

13.5.1 设备连接145

13.5.2 编码器电缆与控制器的连接146

13.5.3 抗干扰措施147

13.5.4 与光电开关的连接147

13.6 参数的定义及设置148

13.7 追踪程序结构149

13.7.1 传送带追踪程序结构149

13.7.2 视觉追踪程序结构149

13.8 A程序——传送带运动量与机器人移动量关系的标定150

13.8.1 示教单元运行A程序的操作流程151

13.8.2 设置及操作152

13.8.3 确认A程序执行结果153

13.8.4 多传送带场合153

13.8.5 A程序流程图153

13.8.6 实用A程序154

13.9 B程序——视觉坐标与机器人坐标关系的标定155

13.9.1 示教单元的操作155

13.9.2 现场操作流程156

13.9.3 操作确认158

13.9.4 实用B程序158

13.9.5 2D——标定操作159

13.10 C程序——抓取点标定159

13.10.1 用于传送带追踪的程序159

13.10.2 用于视觉追踪的C程序162

13.11 1#程序——自动运行程序165

13.11.1 示教165

13.11.2 设置调节变量165

13.11.3 1#程序流程图168

13.11.4 实用1#程序173

13.12 CM1程序——追踪数据写入程序179

13.12.1 用于传送带追踪的程序179

13.12.2 用于视觉追踪的CM1程序180

13.13 自动运行操作流程186

13.14 追踪功能指令及状态变量187

13.14.1 追踪功能指令及状态变量一览187

13.14.2 追踪功能指令说明188

13.15 故障排除191

13.15.1 报警号在9100～9900的故障191

13.15.2 其他故障报警192

13.15.3 调试故障及排除193

13.16 参数汇总196

第3篇 附加伺服轴在机器人系统中的应用198

第14章 机器人附加轴的功能及技术规格198

14.1 什么是“附加轴功能”198

14.2 附加轴功能的系统构建示例198

14.3 附加轴功能199

14.4 附加轴功能技术规格200

14.5 术语200

第15章 连接及配线202

15.1 使用前对产品的确认202

15.2 机器人CPU和伺服驱动器的连接202

15.3 伺服驱动器和伺服电动机的连接示例204

第16章 伺服系统设置205

16.1 伺服驱动器的设置205

16.2 伺服驱动器的参数设置205

第17章 机器人附加轴的设置、操作、指令说明207

17.1 参数的说明207

17.1.1 参数一览207

17.1.2 伺服轴在机器人系统中的连接位置及参数的对应关系208

17.1.3 参数详细说明209

17.1.4 使用线性伺服电动机212

17.2 连接的检查和确认213

17.3 使用机器人附加轴214

17.3.1 上电215

17.3.2 使机器人附加轴动作215

17.3.3 设置原点216

17.3.4 创建程序216

17.3.5 执行程序216

17.3.6 结束216

17.4 机器人附加轴的操作说明217

17.4.1 制动器ON/OFF217

17.4.2 原点设置217

17.4.3 伺服的ON/OFF217

17.4.4 JOG操作217

17.4.5 位置变量的操作218

17.4.6 附加轴的MDI（Manual Data Input）手动数据输入218

17.4.7 运行219

17.4.8 停止220

17.4.9 报警复位220

17.5 机器人附加轴的指令说明220

17.5.1 关于插补指令220

17.5.2 机器人附加轴（行走轴）的同步控制221

17.5.3 设置位置变量224

17.6 机器人附加轴的系统构建示例224

17.6.1 行走轴系统224

17.6.2 程序编制227

第18章 “用户机械轴”的设置、操作、指令说明229

18.1 “用户机械轴”的参数设置229

18.2 参数的说明229

18.2.1 参数一览229

18.2.2 伺服轴的连接及其在参数中的位置230

18.2.3 伺服轴参数的详细说明231

18.2.4 使用线性伺服电动机时的参数设置236

18.3 连接的确认237

18.4 手动操作“用户机械轴”238

18.4.1 接通电源238

18.4.2 使“用户机械轴”动作238

18.4.3 设置原点239

18.4.4 创建程序241

18.4.5 执行程序241

18.4.6 结束241

18.5 “用户机械轴”的操作说明241

18.5.1 制动器解除241

18.5.2 位置变量的操作241

18.5.3 运行242

18.5.4 停止242

18.6 “用户机械轴”的指令说明242

18.6.1 关于位置变量242

18.6.2 关于指令243

18.7 “用户机械轴”的系统构建245

18.7.1 旋转台系统245

18.7.2 多轴的系统251

第19章 附加轴使用中的故障报警及排除258

19.1 附加轴常见故障的处理方法258

19.2 报警故障一览258

第20章 伺服系统的技术规格及选型260

20.1 伺服系统的基本性能指标260

20.2 控制模式及性能指标262

20.2.1 位置控制模式262

20.2.2 速度控制模式262

20.2.3 转矩控制模式262

20.2.4 保护功能262

20.3 基本功能说明262

20.4 伺服驱动器与伺服电动机组合使用264

第21章 伺服系统连接及配线265

21.1 主电源回路/控制电源回路接线265

21.2 接通电源的步骤266

21.3 位置控制模式接线图267

21.3.1 接线说明267

21.3.2 信号详细说明268

21.4 速度控制模式271

21.4.1 概述271

21.4.2 设置272

21.5 转矩控制模式273

21.5.1 概述273

21.5.2 设置273

21.6 位置/速度控制切换模式276

21.7 速度/转矩控制工作模式277

21.8 转矩/位置控制切换模式277

21.9 报警发生时的时序图278

21.10 带电磁制动器的伺服电动机279

21.11 接地282

第22章 伺服驱动器输入输出信号及配线283

22.1 输入信号284

22.2 对输入信号的详细说明285

22.3 输出信号288

22.4 对输出信号的详细说明288

22.5 第2类输入信号289

22.6 第2类输出信号290

22.7 电源端子290

22.8 I/O端子使用详细说明290

22.8.1 开关量输入输出291

22.8.2 脉冲输入291

22.8.3 脉冲输出292

22.8.4 模拟量输入293

22.8.5 模拟量输出293

第23章 伺服系统的参数294

23.1 参数组分类294

23.2 基本参数295

23.3 增益及滤波器参数303

23.4 速度控制和转矩控制模式使用参数313

23.5 定义输入输出端子功能的参数327

第24章 伺服系统的调试333

24.1 伺服调试的理论基础333

24.1.1 伺服系统调试的“三环理论”333

24.1.2 伺服系统的一般调节方法334

24.1.3 速度控制特性及整定334

24.1.4 位置控制特性及整定335

24.1.5 过象限误差335

24.2 通用伺服系统的调试336

24.2.1 调试模式的选择336

24.2.2 各调节模式功能概述337

24.3 自动调整模式下的调试方法338

24.3.1 自动调整模式1338

24.3.2 自动调整模式2339

24.3.3 自动调整模式的动作339

24.3.4 调试注意事项340

24.3.5 自动调整模式的调整顺序340

24.3.6 伺服系统响应性设置341

24.4 手动模式的调试方法342

24.4.1 速度控制模式的调整342

24.4.2 位置控制模式的调整344

24.5 插补模式的调试方法345

24.5.1 相关参数345

24.5.2 调整顺序346

第25章 消除振动的方法347

25.1 可能发生的振动类型347

25.2 滤波器的设置和使用348

25.2.1 机械系统共振的处理对策——消振滤波器设置348

25.2.2 高频共振的处理对策——高频消振滤波器设置350

25.2.3 滚珠丝杠类振动及处理对策351

25.2.4 工件振动及支架晃动的处理对策352

25.2.5 对工件振动支架晃动的处理对策2——指令型陷波滤波器355

参考文献358