LT-irobot

德系的工业机器人系统中，对于机器人停止运动，定义了3种模式，比如 KUKA 的工业机器人分别定义了 Stop 0 ，Stop 1，Stop 2 (注*)。这种定义模式是与机器人的机械结构和电气结构相关联的。

对于此，读者应该先了解工业机器人上伺服电机的结构，以及伺服电机驱动器(放大器)的供电模式。前面 LT 有篇文章介绍了  ABB Robot 电机连接结构 ，机器人的机械制动主要靠伺服电机里面的刹车机构。一旦刹车释放，伺服电机轴的转动就会受到阻力。（如右图，黑色部分代表刹车，蓝色部分为电机转子，工作时两者分离，制动时两者贴合摩擦。）

而对于伺服电机驱动器的供电模式，工业机器人电气系统的典型结构是串联两个接触器，而这两个接触器的吸合放开控制，由机器人的安全电路模块来控制。

再看如何使运动的机器人停止运动，方法1、 通过驱动器，使电机减速；2、直接切断驱动器供电，释放电机刹车，靠刹车片摩擦来制动。（是不是有点类似汽车驾驶的制动，一种可以用发动机来制动，一种可以打开离合，用脚刹来制动。）

所以两种制动方法结合起来，就组成了机器人的运动停止模式。

1. Stop 0 直接切断驱动器供电，同时释放刹车。
2. Stop 1 先驱动器控制减速制动，然后再切断驱动器供电，同时释放刹车。(KUKA是1秒后切断电源。)
3. Stop 2 只通过驱动器减速制动，不切断驱动器供电，不释放刹车。

考虑一下，对于机器人运动轨迹的影响？答案显而易见的，Stop 0 的停止模式，运动是不受控的，所以机器人停止时，TCP 可能偏移了路径；而Stop 1 和 Stop 2 的模式，运动是受驱动器减速控制的，机器人停止时，TCP 会停在路径上。

P.S.
为什么要介绍这个呢？因为在工业设备使用过程中，安全是个很重要的话题，Bruce (于仁颇黎) 在他的blog中多次提到过安全问题。了解了工业机器人的运动停止模式，那么我们就可以更好的规划现场布局和编制工业机器人程序。在后面的文章，LT 将会用到本文所提到的知识点，敬请期待。

注*  ：参考《库卡系统软件 5.2、5.3、5.4 最终用户操作及编程指南》page13~14

前面提到ABB的机器人系统是否有PLC功能，因为 LT 最高只接触到 S4C+ 的系统，所以以 LT 过时的知识只是了解到，到 S4C+ 系统为止，ABB 的机器人并没有集成PLC 功能，如果要让机器人同时提供其他控制功能，就要用到多任务( Multitasking )的功能，这对于那些习惯了PLC 编程的工程技术人员来说，多少有些不习惯。据 LT 所知，其他品牌的机器人，多少都集成了 PLC 功能，比如 Reis Robotics 的系统就集成了一个软PLC系统，类似于S5的指令集。

近日笔者在逛ABB软件论坛时发现 ABB 的 IRC5 控制器已经出现了集成 AC500 PLC 的功能（查看这个主题：RobotWare 5.13\Utility\Integrated PLC）。在这个帖子里，j_proulx 提到在 RobotWare 5.13 里 ABB 引入了一个内部 PLC 功能。他还上传了一个PPT附件，里面介绍此功能，感兴趣的看官可以下来看看。

摘录一点PPT中的介绍：

• AC500 PLC mounted inside cabinet door (Single Cabinet only)
• DeviceNet connection for real time data exchange
• Ethernet connection to Service Port for programming and commissioning
• Software infrastructure for PLC – IRC5 interaction
• FlexPendant user interface for basic AC500 control and monitoring
• Control Builder PC engineering tool

P.S.
1、AC500  PLC  的 Datasheet :  http://www.clrwtr.com/PDF/ABB-Controls/ABB-AC500-PLCs.pdf
2、IRC5 的 Datasheet : http://www05.abb.com/global/scot/scot241.nsf/veritydisplay/da1ec30975d92fedc1257706006d1080/$File/IRC5%20datasheet%20PR10258%20EN_R11.pdf

RAPID （Robotics Application Programming Interactive Dialogue）是 ABB industrial robots 的编程语言 ，是 LT 非常欣赏的一种高级语言。

LT在使用中曾经遇到一搞PLC的同事咨询，ABB的IO系统是否可以象PLC那样有对信号边沿检测的功能？笔者当时并没有发现IO配置上有此功能，于是一直在思考这个问题。（如果看客你知道有这个功能，请不喜吝啬告诉小弟，不胜感激！）

近来在想，RAPID中的Interrupt功能是不是有此功能吗？当一个信号由0变为1，或由1变为0时，触发一个中断子程序来处理后续，是不是就有类似PLC中的上升沿，下降沿检测功能呢？

官方网站： http://ias.ciif-expo.com/
地点：上海市浦东龙阳路2345号    上海新国际展览中心 E1-E3馆
时间：2009.11.03-2009.11.07

参展的机器人厂商并不多，ABB (展位E1 A001)、FANUC (展位 E1 A028) 是一如既往的财大气粗，大面积展台，醒目的展位。还有 Stäubli (展位 E1 B088)也将展出其自己的机器人。值得一提的是COMAU，此次参展的不是工业自动化展，而是航空航天技术展，位于E6馆 A-9-3号展位。

看点 ：
1、ABB IRB120 、IRB1600&IRB6600
2、FANUC M-2000iA、M-1iA、Paint Mate 200iA
3、Stäubli “robot dance show”
4、COMAU Smart Six

Bruce 给我们带来了最新的报道，请移步他的小站：自动化展览中的机器人

Robin 给我们带来展会中的大量图片，请移步他的论坛：工业机器人应用论坛—–专业的工业机器人交流平台！

IAS2009展馆导览

到现场还见到了大名鼎鼎的机器人博主 Brucebot 本人。

看到 Hollow Wrist 这个词是在 COMAU (柯马)为上海埃森展(2009.06.02-2009.06.05)的海报上，柯马称其中文名称为“中空机械腕”，不过LT从别处看拍的展会照片来看，COMAU并没有展出这类机器人，这个还有待确认。而在刚刚结束的德国埃森展(2009.09.14-2009.09.19)上，KUKA(库卡)展出了具有Hollow Wrist概念的新型号机器人。

工业机器人的结构设计有跟风的趋势，或者也可以说不同时期不同的设计理念，最早的比如平行四杆机构，后来的3轴直接悬臂结构，用机械弹簧替代气体弹簧，各大品牌都是一窝蜂的跟进，现在看来hollow wrist也是一种趋势。从目前的机器人机构来看，第1、2、4轴已经可以做到中空，电缆和气管等可以从中穿过，但是对于6轴，夹具上电缆气管等只好走外面然后再到工具上，这样，在实际生产中，电缆的布线就是要十分注意讲究，不然在机器人高速运转时，上臂带着管线一起飞舞，电缆和气管就有被甩坏拉坏的可能性。Hollow wrist结构的出现，使第6轴也中空，它能使所有的管线位于机器人手臂内部，最大程度上避免了上种情况，从而简化了编程和布线环节。

COMAU的具有hollow wrist的机器人为Smart NJ4系列，目前NJ4有NJ4 170-2.5  和 NJ4 175-2.2 两个型号，可以直接点击这里下载pdf详细文档，里面有详细的参数介绍，还有鲜活的图片展示。

The third generation of “Hollow wrist” robot family signed Comau Robotics:
the new spot welding reference. Ten years experience in designing hollow wrist robots together with the new parallelogram structure of latest generation of industrial robots: SMART NJ4. The structure of the robot NJ4 “hollow wrist” makes it possible to keep all the welding gun service and power cables inside the robot. It provides agility, penetrability and applicability characteristics that, at present, cannot be found elsewhere on the market.

Technical Features:

• Integrated dressing from the base to the flange of the robot.
• Parallelogram structure with no balancing mass.
• Perfect symmetry of the mechanical structure.
• Strong, agile and streamlined kinetic structure.
• Reduction in cycle-time.
• Low power consumption: energy saving, up to 25% more
• Possibility of installation both on floor and at ceiling
• 5 years full warranty on integrated dressing
• Integrated dressing from the base to the flange.

KUKA是2007年引入hollow wrist的概念的，按照todayrobot的介绍，这个结构是最先应用在 KR 5 arc HW (HW顾名思义就是Hollow Wrist的缩写)这个型号的，在2009.09.14-2009.09.19的德国埃森展上，KUKA展出了同样应用hollow wrist结构的机器人，负载为16Kg的KR 16 arc HW 和 KR 16 L8 arc HW两款型号。具体介绍可看这里。

KUKA Roboter presents the absolute specialist for arc welding: the KR 5 arc HW (Hollow Wrist). This new robot type offers several features that put it in a class of its own. The 50 mm opening in the arm and wrist, for example, allows the arc welding dress package to be routed in the protective interior of the arm. This not only shields the dress package from mechanical influences, but also prevents undesirable whiplash motion during reorientation of the robot. Both torsion-type dress packages and infinitely rotating arc welding dress packages are possible. For the user, this means not only improved component accessibility and optimal protection of the dress package, but also simplified offline programming.

有意思的是同样是Hollow Wrist设计概念的机器人，COMAU的产品是定位于点焊，而KUKA的产品是定位于弧焊。明年将在北京展示的第十五届北京埃森展，又会出现什么样的新技术呢？拭目以待。

p.s. 关于更多机器人的中空手腕，请看achencan的帖子：http://robot.5d6d.com/thread-241-1-1.html

在网上看到一个视频 ( Skillful Manipulation Based on High-speed Sensory Motor Fusion )，是一个有三个手指的爪子，在配备了传感器的情况下，能做出令人非常吃惊的动作，速度之高，动作之准确，以至于让人后怕，不得不让人想到会不会出现终结者里的那种场景，anyway，技术发展良好的情况下，可以让机器人能更好的为人类服务。

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