六轴机器人算法

‘壹’ 如何快速完成6自由度工业机器人的工具校准

LZ是想了解什么啊？了解贝加莱6自由度机器人的配置结构还是做出来机器人的工作效果？典型配置：powerpanel+I/O+6轴伺服(所有运算和机器人的多维数组算法全部在强大的POWERPANEL里完成)，当然考虑机器人视角器，有可能会用一个Mobilepanel.软件部分就不详述了，涉及别人的知识产权。不过那都是过去的配置了，现在的主流控制结构是：工控机APC+扩展I/O+6轴伺服(复杂的控制算法交由工控机来完成，同时用软PLC的方式来实现机器人手臂的逻辑等)。至于用户，比如：国内焊研威达，国外柯马等倍福~~不是很清楚！够详细了吧，望LZ采纳！

‘贰’ 什么是关节机器人控制系统

机器人控制系统是机器人的大脑，是决定机器人功用和功能的主要要素。控制系统是按照输入的程序对驱动系统和实行机构收回指令信号，并进行控制。
机器人控制器作为工业机器人最为核心的零部件之一，对机器人的性能起着决定性的影响，在一定程度上影响着机器人的发展。一般由四个部分组成：输入、输出、控制元件和算法。在一个简易的机器人系统里，分别对应的原件是：
1、输入：传感器，包含声呐、红外、摄像头、陀螺仪、加速度计、罗盘等；
2、输出：控制元件，一般是电机；
3、控制算法：控制板，从小到单片机，大到微机来实现；
4、控制目标：比如机器人的路径跟踪。

‘叁’ 六轴机器人的辅助校正工具一套几个

六轴机器人的辅助校正工具:

机器人轴零点校正工具: EMD

如今,制造商们如今越来越依赖工业机器人来提率和品质。用于 焊接、切割、材料处理,喷涂和组装的机器人,必须在可靠性和重复 性/精确性很高的标准下作业,以满足现代制造商的需求。这就意味着, 机器人系统的任何机械故障-不管是机器人本身还是外围故障,都会导 致浪费大量生产时间,或产生大许多报废工件。 工业机器人运动学校准是机器人学研究的重要内容，工业机器人校准是一个集建模、测量、机器人实际参数辨识、误差补偿实现与一体的过程。在机器人产业化的背景下有重要的理论和工程意义。机器人误差产生原因：利用现有CAD数据以及机器人理论结构参数所建立的运动学模型与实际情况存在着误差， 再加上系统集成方面的不确定性因素、设备损坏、配件产品老化、环境温度影响等等，往往会导致正常机器人作业时，重复精度高而精度低的现象。因而必须对机器人性能进行评估、校准。对误差进行测量，分析，不断修正所建模型。经验表明：没有校准的机器人底座通常存在15――30mm的误差；TCP中心点存在5――10mm的误差；机器人整个系统存在5――10mm的误差。加入校准环节的机器人精度将（能达到±0.25――1mm）大大提高，且算法稳定性良好。校准使得机器人适用于更复杂、多变、精度要求高的环境。校准必要性：1、如果机器人不进行校准，机器人不能共用程序，精度很低且不稳定。在维修等因素引起机器人几何参数变化后，机器人所需的重新编程将迫使其工作暂停。如果进行机器人校准，只要使用编程过程中的一小部分时间，其科研以及经济价值相当可观。2、校准可以提高机器人处理环境不确定性的能力。随着机器人应用领域的复杂化，作业环境的不确定性将对机器人作业任务有重要的影响，固定不变的环境模型极可能导致机器人作业失败。3、现代自动控制理论的发展导致带有传感器辅助设备的机器人离线编程系统受到普遍重视。若要完成较为的离线编程任务（如精密工业制造），不仅要求机器人的动作重复精度好而且要求机器人的精度高。机器人精度不高的主要原因是机器人的设计参数和其实际参数的不同，这往往是制造误差造成的。而机器人校准就是通过调整机器人控制软件来提高机器人精度的一种措施，往往可以将精度提升几个数量级。4、在机器人的研发过程中，必须获得足够多的精确数据来分析评估机器静态与动态。其中包括测量机器人关节位置、末端执行器上特定点在指定坐标系下的坐标；机器人的走位是否真的按我们的设计运动轨迹在运动；机器人加速运动时是否过冲；机器人走角度的时候是否按存在偏离；震动对机器人的影响；机器人在运载多少重量的物体时各分析数据；机器人精度重复性测试等等…….这些数据都得依赖一套完整的校准系统来获取。上述因素往往会导致机器人本体以及在正常作业时，精度偏低的问题。特别是轨迹精度达不到使用要求，因而必须对机器人性能进行评估、校准。对误差进行测量，分析，不断修正机器人实际参数，以满足生产及应用过程中所需的灵活性和适应性。快速校准机器人TCP点，home点，连杆长度，机器人各轴夹角，检测机器人关节齿轮间隙，减速比，耦合比…….并补偿回去，一般二十分钟可校准好一台机器人。从而快速改善机器人性能。

机器人校准系统如今,制造商们如今越来越依赖工业机器人来提率和品质。用于 焊接、切割、材料处理,喷涂和组装的机器人,必须在可靠性和重复 性/精确性很高的标准下作业,以满足现代制造商的需求。这就意味着, 机器人系统的任何机械故障-不管是机器人本身还是外围故障,都会导 致浪费大量生产时间,或产生大许多报废工件。 工业机器人运动学校准是机器人学研究的重要内容，工业机器人校准是一个集建模、测量、机器人实际参数辨识、误差补偿实现与一体的过程。在机器人产业化的背景下有重要的理论和工程意义。

机器人误差产生原因：利用现有CAD数据以及机器人理论结构参数所建立的运动学模型与实际情况存在着误差， 再加上系统集成方面的不确定性因素、设备损坏、配件产品老化、环境温度影响等等，往往会导致正常机器人作业时，重复精度高而精度低的现象。因而必须对机器人性能进行评估、校准。对误差进行测量，分析，不断修正所建模型。经验表明：没有校准的机器人底座通常存在15――30mm的误差；TCP中心点存在5――10mm的误差；机器人整个系统存在5――10mm的误差。加入校准环节的机器人精度将（能达到±0.25――1mm）大大提高，且算法稳定性良好。校准使得机器人适用于更复杂、多变、精度要求高的环境。校准必要性：1、如果机器人不进行校准，机器人不能共用程序，精度很低且不稳定。在维修等因素引起机器人几何参数变化后，机器人所需的重新编程将迫使其工作暂停。如果进行机器人校准，只要使用编程过程中的一小部分时间，其科研以及经济价值相当可观。

2、校准可以提高机器人处理环境不确定性的能力。随着机器人应用领域的复杂化，作业环境的不确定性将对机器人作业任务有重要的影响，固定不变的环境模型极可能导致机器人作业失败。

3、现代自动控制理论的发展导致带有传感器辅助设备的机器人离线编程系统受到普遍重视。若要完成较为的离线编程任务（如精密工业制造），不仅要求机器人的动作重复精度好而且要求机器人的精度高。机器人精度不高的主要原因是机器人的设计参数和其实际参数的不同，这往往是制造误差造成的。而机器人校准就是通过调整机器人控制软件来提高机器人精度的一种措施，往往可以将精度提升几个数量级。

4、在机器人的研发过程中，必须获得足够多的精确数据来分析评估机器静态与动态。其中包括测量机器人关节位置、末端执行器上特定点在指定坐标系下的坐标；机器人的走位是否真的按我们的设计运动轨迹在运动；机器人加速运动时是否过冲；机器人走角度的时候是否按存在偏离；震动对机器人的影响；机器人在运载多少重量的物体时各分析数据；机器人精度重复性测试等等…….这些数据都得依赖一套完整的校准系统来获取。

上述因素往往会导致机器人本体以及在正常作业时，精度偏低的问题。特别是轨迹精度达不到使用要求，因而必须对机器人性能进行评估、校准。对误差进行测量，分析，不断修正机器人实际参数，以满足生产及应用过程中所需的灵活性和适应性。快速校准机器人TCP点，home点，连杆长度，机器人各轴夹角，检测机器人关节齿轮间隙，减速比，耦合比…….并补偿回去，一般二十分钟可校准好一台机器人。从而快速改善机器人性能。

‘肆’ 我的毕业设计，做六足机器人，博创的。谁能帮我分析它的算法谢谢~

可以到robot360中国机器人网 上看看，那边有玩六足机器人的高手。

‘伍’ 现在的六轴机器人用什么程序编程

听人说
工业机器人控制需要一套相关的上位软件，用来处理算法，轨迹之类的，劝你还是不要玩这个，没钱玩不起。。
还有一种是单片机加舵机的微型机器手臂，你网络看看就知道的。

‘陆’ 六自由度机器人的科技含量有多高

单从控制方面来讲，机械臂涉及到的算法很多，有PID，力柔顺控制，振动抑制，还有轨迹规划，通讯，等问题，如果要求其有智能性，如要加视觉，自主路径规划啊等等，那就涉及到更多的问题了。总的来说，机器人不过六个自由度还是七个自由度都是需要一个团队一起来做的。这种行业一般都需要技术的积累，所以，刚起步的机器人企业是很难跟品牌企业竞争的。

‘柒’ 1、简述工业机器人“四大家族”的特点

工业机器人四大家族之：ABB

世界上第一台工业机器人诞生于ABB，它的机器人销量最大，是世界上最大的机器人制造公司，早在2019年第二季度ABB营收71.71亿美元，同比增长4%。

四大家族中，ABB的产品系列最完备，广泛应用在焊接、装配、铸造、密封涂胶、材料处理、包装、喷漆、水切割、搬运等领域，BMW、标志等世界着名汽车厂家也在使用。

1988年，ABB由瑞典的阿西亚公司（ASEA）和瑞士的布朗勃法瑞公司（BBC Brown Boveri）合并而成，电网和电力电气自动化曾是公司的主要收入来源。因此，那时的工业机器人只是ABB所有业务中的一小部分而已。2018年，收购GE工业系统后，ABB在电力电气自动化领域的优势更加突出。但由于2018年年底电网业务盈利有限并且业务下滑，ABB铆足干劲转向自动化领域，机器人业务占比随即提升到23%左右。

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优势：控制系统

机器人的最大难点在于运动控制系统，而这恰恰是ABB的核心优势。可以说，ABB的机器人算法是四大家族中最好的，它不仅仅有全面的运动控制解决方案，产品使用技术文档也相当专业和具体。此外，ABB还重视机器人的整体特性，在重视品质的同时也讲究机器人的设计。

工业机器人四大家族之：KUKA（库卡）

库卡产品主要应用于汽车制造领域，也专注于向工业生产过程提供先进的自动化解决方案，同时涉足于医院的脑外科及放射造影。其橙黄色的机器人鲜明地代表了库卡主色调，给人的感觉远比ABB要现代、活泼很多。

库卡于1898年在德国成立，与其他三大家族不同，它得益于德国汽车工业的发展，由焊接设备起家。目前，库卡有三大业务板块：机器人、系统集成和瑞仕格（主要涉及医疗和仓储领域自动化的集成）。从各项业务来看，系统集成业务占比一直较高，2019年，财报显示，库卡中国区第一季度新增订单总额1.73亿欧元，同比增长121.5%。

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优势：软件开发

操作简单，库卡的二次开发做的好，就算是完全没有技术基础的小白，一天之内也可以上手操作；在人机界面上，为了迎合中国人的习惯，库卡的界面就像玩游戏机一样好用。值得一提的是，库卡在重负载机器人领域做的很好，在120KG以上的机器人中，库卡和ABB的市场占有量居多，而在重载的400KG和600KG的机器人中，库卡的销量是最多的。

工业机器人四大家族之：FANUC（发那科）

发那科是最早为人所熟知，真正使用机器人制造机器人的企业。

1956年，日本发那科由数控系统起家，1971年成为世界上最大的数控系统制造商，市场份额高达70%，并于1974年开始进行工业机器人的研发。发那科的总部坐落在富士山下，现如今，发那科形成了工业自动化、机床和机器人三大业务协同发展的业务模式。

发那科庞大的市场占有量，在四大家族中处于首位。2019年第二季度发那科营利286亿元，营业利润21.2%。

在四大家族中，把工业感和设计感结合最好的是发那科的产品，让人一眼看上去就知道是工业领域的产品，但又有一种说不出的精致感。而这种精致感并不是仅仅是工业设计的功劳，而更多来自于设计、制造、调试的良好平衡。

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优势：精度高

发那科机器人继承了其数控系统稳定易用、性价比高、覆盖面广的优点。其产品型号共有 240 多种，负重范围从0.5kg至2.3 吨，可以满足目前机器人所有的主流行业和环节应用。

此外，由于发那科三大业务的协同发展，使得其机器人在上游有自家一流的伺服系统和运动控制系统构成机器人控制器、一流的机床和机器人负责机械的加工及生产；下游有巨量的CNC集成应用支持，从而形成了其他厂商难以超越的技术和成本优势。

发那科的工业机器人精度很高，据悉，它的多功能六轴小型机器人的重复定位精度可以达到正负0.02mm。此外，发那科工业机器人与其他企业相比的独特之处在于：工艺控制更加便捷，同类型机器人底座尺寸更小、更拥有独特的手臂设计。总体来看，发那科产品具有高精度、重量轻和小型化等特点。

工业机器人四大家族之：YASKAWA（安川）

安川电机创立于1915年，以伺服电机起家。它有自己的伺服系统和运动控制器产品，并且其技术水平也是一流水准，其机器人的总体技术方案与发那科非常相似，机械设计、伺服系统和控制器都由自家公司完成。1996年，安川电机便进入中国市场，是四大家族中第一个进入中国市场的企业。

安川电机下设四个事业部：驱动控制、运动控制、系统控制与机器人，其AC 伺服和变频器市场份额位居全球第一，以伺服电机为代表的工控产品是其核心优势。

安川电机相继开发了焊接、装配、喷涂、搬运等各种各样的自动化作业机器人，其核心的工业机器人产品包括：点焊和弧焊机器人、油漆和处理机器人、LCD 玻璃板传输机器人和半导体芯片传输机器人等，是将工业机器人应用到半导体生产领域最早的厂商之一。安川机器人的设计思路是简单够用，在工业机器人四大家族中，安川机器人的综合售价最低。

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优势：稳定性好

安川是从电机开始做起的，因此它可以把电机的惯量做到最大化，所以安川的机器人最大的特点就是负载大，稳定性高，在满负载满速度运行的过程中不会报警，甚至能够过载运行。

但相比较发那科的机器人来说，安川机器人的精度没有那么高，在同等价格的基础上，如果要求精度高的话，往往应当选择发那科。

‘捌’ 工业六轴机器人六个单轴的坐标系是如何定义方向的

每一个是分别对应一个元素。但应该不是分别控制，还是联合控制的，应该是多坐标系动态变换算法来实现。

关节坐标，只做单轴运动，也就是每次你按哪个关节它就那一个关节在动其它5个关节是保持 不动的。

直角坐标，在你移动机器人的时候为了保证机器人在同一直线上移动，它是所有6个关节配合连动的。

工具坐标，工具坐标的坐标原点在在它的工具终端，所以它的坐标是跟着终端变化而不断变化的

一般在编程的时候用的比较多的是关节和直角坐标；从起始点到你真正需要的那个点这之间的过渡点一般用关节坐标，其它地方用直角坐标或者工具坐标都行。当然编程的时候看个人习惯，没有说哪 个地方必须用哪个坐标。

(8)六轴机器人算法扩展阅读：

1、Z坐标

Z坐标的运动方向是由传递切削动力的主轴所决定的，即平行于主轴轴线的坐标轴即为坐标系

Z坐标，Z坐标的正向为刀具离开工件的方向。

如果机床上有几个主轴，则选一个垂直于工件装夹平面的主轴方向为Z坐标方向；如果主轴能够摆动，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向；如果机床无主轴，则选垂直于工件装夹平面的方向为Z坐标方向。图3 所示为数控车床的Z坐标。

2、X坐标

X坐标平行于工件的装夹平面，一般在水平面内。

如果工件做旋转运动，则刀具离开工件的方向为X坐标的正方向；

如果刀具做旋转运动，则分为两种情况：

1)Z坐标水平时，观察者沿刀具主轴向工件看时，+X运动方向指向右方；

2)Z坐标垂直时，观察者面对刀具主轴向立柱看时，+X运动方向指向右方。

图4所示为数控车床的X坐标。