1、第5章 工业机器人控制 第第 5 5 章章 工业机器人编程工业机器人编程 5.15.1机器人编程语言的基本要求和类别机器人编程语言的基本要求和类别5.25.2编程语言的应用编程语言的应用 5.3工业工业机器人机器人的编程过程的编程过程第5章 工业机器人控制 5.2 编程语言的应用编程语言的应用5.2.1 AL5.2.1 AL语言语言 ALAL语言是一种高级程序设计系统，描述装配类的语言是一种高级程序设计系统，描述装配类的任务。任务。它有类似它有类似ALGOLALGOL的源语言，有将程序转换为机器码的源语言，有将程序转换为机器码的编译程序和由控制操作的机械手及其他设备的实时的编译程序和由控制操作
2、的机械手及其他设备的实时系统。系统。编译程序是由斯坦福大学人工智能实验室用高级编译程序是由斯坦福大学人工智能实验室用高级语言编写的，在小型计算机上实时运行。近年，该程语言编写的，在小型计算机上实时运行。近年，该程序已能在微型计算机上运行。序已能在微型计算机上运行。ALAL语言对其他语言有很大的影响，在一般机器人语言对其他语言有很大的影响，在一般机器人语言中起主导作用。该语言是斯坦福大学语言中起主导作用。该语言是斯坦福大学19741974年开发年开发的。的。第5章 工业机器人控制 5.2.1 AL语言语言 许多子程序和条件监测语句增加了该语言的力传许多子程序和条件监测语句增加了该语言的力传感和柔
3、顺控制能力。当一个进程需要等待另一个进程感和柔顺控制能力。当一个进程需要等待另一个进程完成时，可使用适当的信号语句和等待语句。完成时，可使用适当的信号语句和等待语句。这些语句和其他的一些语句可以使两个或两个以这些语句和其他的一些语句可以使两个或两个以上的机器人臂进行坐标控制。上的机器人臂进行坐标控制。利用手和手臂运动控制命令可控制位移、速度、力利用手和手臂运动控制命令可控制位移、速度、力和力矩。和力矩。第5章 工业机器人控制 1.1.变量的表达及特征变量的表达及特征 ALAL变量的基本类型有标量变量的基本类型有标量(SCALAR)(SCALAR)、矢量、矢量(VECTOR)(VECTOR)、旋
4、、旋转转(ROT)(ROT)、坐标系、坐标系(FRAME)(FRAME)和变换和变换(TRANS)(TRANS)。(1)(1)标量标量:标量与计算机语言中的实数一样标量与计算机语言中的实数一样,是浮点数是浮点数,可以进行加、减、乘、除和指数五种运算可以进行加、减、乘、除和指数五种运算,也可以进行三角也可以进行三角函数和自然对数的变换。函数和自然对数的变换。ALAL中的标量可以表示时间中的标量可以表示时间(TIME)(TIME)、距离距离(DISTANCE)(DISTANCE)、角度、角度(ANGLE)(ANGLE)、力、力(FORCE)(FORCE)或者它们的组或者它们的组合合,并可以处理这些
5、变量的量纲并可以处理这些变量的量纲（即单位）（即单位）,即秒即秒(sec)(sec)、英、英寸寸(inch)(inch)、度、度(deg)(deg)或盎司或盎司(ounce)(ounce)（重量单位）（重量单位）等。等。AL中中有几个事先定义的标量有几个事先定义的标量,例如例如:PI=3.14159（即（即）,TRUE1,FALSE=0。第5章 工业机器人控制(2)(2)矢量矢量:矢量由一个三元实数矢量由一个三元实数(x,y,z)(x,y,z)构成构成,表示对应表示对应于某坐标系的平移和位置之类的量。于某坐标系的平移和位置之类的量。与标量一样与标量一样,它们可以是它们可以是有量纲的。有量纲的。
6、利用利用VECTORVECTOR（矢量）（矢量）函数函数,可以由三个标量表达式可以由三个标量表达式来构造矢量。来构造矢量。在在ALAL中有几个事先定义过的矢量中有几个事先定义过的矢量:xhatxhat-VECTOR(1,0,0);-VECTOR(1,0,0);yhatyhat-VECTOR(0,1,0);-VECTOR(0,1,0);zhatzhat-VECTOR(0,0,1);-VECTOR(0,0,1);nilvectnilvect-VECTOR(0,0,0)-VECTOR(0,0,0)。矢量可以进行加、减、内积、叉积及与标量相乘、相除等矢量可以进行加、减、内积、叉积及与标量相乘、相除等运
7、算。运算。第5章 工业机器人控制 内积和叉积的解释内积和叉积的解释内积：内积：两个矢量两个矢量之间的一种运算之间的一种运算,其结果是实数。其结果是实数。叉积：叉积：又叫又叫叉乘，也叫向量的外积、叉乘，也叫向量的外积、向量积。求下来的结果是一个向量。向量积。求下来的结果是一个向量。第5章 工业机器人控制(3)旋转旋转:旋转表示绕一个轴旋转旋转表示绕一个轴旋转,用以表示姿态。用以表示姿态。旋转用函数旋转用函数ROT来构造来构造,ROT函数有两个参数函数有两个参数:一个一个代表旋转轴代表旋转轴,用矢量表示用矢量表示;另一个是旋转角度。另一个是旋转角度。旋转规则按右手法则进行。旋转规则按右手法则进行。
8、此外此外,x函数函数AXIS(x)表示求取表示求取x的旋转轴的旋转轴,而而x表示求取表示求取x的旋转角。的旋转角。AL中有一个称为中有一个称为nilrot的事先说明过的旋转的事先说明过的旋转,定义为定义为ROT(zhat,0*deg)。第5章 工业机器人控制(4)(4)坐标系坐标系:坐标系可通过调用函数坐标系可通过调用函数FRAMEFRAME来构成。来构成。该函该函数有两个参数数有两个参数:一个表示姿态的旋转一个表示姿态的旋转,另一个表示位置的距离另一个表示位置的距离矢量。矢量。ALAL中定义中定义STATIONSTATION代表工作空间的基准坐标系。代表工作空间的基准坐标系。图图5.15.1
9、是机器人插螺钉作业的示意图是机器人插螺钉作业的示意图,可以建立起图中的可以建立起图中的basebase坐标系、坐标系、beambeam坐标系和坐标系和feederfeeder坐标系坐标系,程序如下程序如下:FRAMEbasebeamfeeder;坐标系变量说明坐标系变量说明baseFRAME(nilrot,VECTOR(20,0,15)*inches);坐坐标系标系base的原点位于全局坐标系的原点位于全局坐标系原点原点(20,0,15)(20,0,15)英寸处英寸处,Z,Z轴轴平行于全局坐标系的平行于全局坐标系的Z Z轴。轴。第5章 工业机器人控制 beambeamFRAME(ROT(Z,9
10、0FRAME(ROT(Z,90*deg),VECTOR(20,15,0)deg),VECTOR(20,15,0)*inches);inches);坐坐标系标系beambeam的原点位于全局坐标系原点的原点位于全局坐标系原点(20,15,0)(20,15,0)英寸处英寸处,并绕全并绕全局坐标系局坐标系Z Z轴旋转轴旋转9090度度feederfeederFRAME(nilrotFRAME(nilrot,VECTOR(25,20,0),VECTOR(25,20,0)*inches);inches);坐标系坐标系feederfeeder的原点位于全局坐的原点位于全局坐标系标系(25,20,0)英寸处
11、英寸处,且且Z轴轴平行于全局坐标系的平行于全局坐标系的Z轴轴对于在某一坐标系中描述的矢量对于在某一坐标系中描述的矢量,可以用矢量可以用矢量WRTWRT坐标系坐标系的形式来表示的形式来表示(WRT:With Respect To),(WRT:With Respect To),如如xhatxhatWRTWRTbeam,beam,表示在全局坐标系中构造一个与坐标系表示在全局坐标系中构造一个与坐标系beambeam中的中的xhatxhat具有相同具有相同方方向的矢量。向的矢量。第5章 工业机器人控制 图图 5.1 机器人插螺钉作业的路径机器人插螺钉作业的路径 第5章 工业机器人控制(5)(5)变换变换
12、:TRANS TRANS型变量用来进行坐标系间的变换。与型变量用来进行坐标系间的变换。与FRAMEFRAME（坐标系调用函数）（坐标系调用函数）一样一样,TRANS,TRANS包括两部分包括两部分:一个旋转一个旋转和一个向量。和一个向量。执行时执行时,先与相对于作业空间的基坐标系旋转先与相对于作业空间的基坐标系旋转部分相乘部分相乘,然后再加上向量部分。当算术运算符然后再加上向量部分。当算术运算符“-”-”作用作用于两个坐标系时于两个坐标系时,是指把第一个坐标系的原点移到第二个坐标是指把第一个坐标系的原点移到第二个坐标系的原点系的原点,再经过旋转使其轴重合。再经过旋转使其轴重合。因此可以看出因此
13、可以看出,描述第一个坐标系相对于基坐标系的过程描述第一个坐标系相对于基坐标系的过程,可通过对基坐标系右乘一个可通过对基坐标系右乘一个TRANTRANS来实现。如图来实现。如图5.1所示所示,可以可以建立起各坐标系之间的关系建立起各坐标系之间的关系:第5章 工业机器人控制 T6-base*TRANS(ROT(x,180*deg),VECTOR(15,0,0)*inches);建立坐标系建立坐标系T6,其其Z轴绕轴绕base坐标系的坐标系的X轴旋转轴旋转180,原点距原点距base坐标系原点坐标系原点(15,0,0)英寸处英寸处E-T6*TRANS(nilrot,VECTOR(0,0,5)*inc
14、hes);建立坐建立坐标系标系E,其其Z轴平行于轴平行于T6坐标系的坐标系的Z轴轴,原点距原点距T6坐标系原点坐标系原点(0,0,5)英寸处英寸处(螺钉头）螺钉头）bolt-tip-feeder*TRANS(nilrot,VECTOR(0,0,1)*inches);建立螺钉头坐标系建立螺钉头坐标系,其其Z轴平行于料槽轴平行于料槽feeder 坐标系的坐标系的Z轴轴,原点距原点距料槽料槽feeder 坐标系原点坐标系原点(0,0,1)英寸处英寸处beam-bore-beam*TRANS(nilrot,VECTOR(0,2,3)*inches);第5章 工业机器人控制 举例：举例：bolt-tip
15、-feeder*TRANS(nilrot,VECTOR(0,0,1)*inches);建立螺钉头坐标系建立螺钉头坐标系,其其Z轴平行于料槽轴平行于料槽feeder 坐标系的坐标系的Z轴轴,原点距料槽原点距料槽feeder 坐标系原点坐标系原点(0,0,1)英寸处英寸处beam-bore-beam*TRANS(nilrot,VECTOR(0,2,3)*inches);建立立柱孔坐标系建立立柱孔坐标系,其其Z轴平行于立柱坐标系的轴平行于立柱坐标系的Z轴轴,原点距立柱坐标原点距立柱坐标系原点系原点(0,2,3)英寸处英寸处第5章 工业机器人控制 2.2.主要语句及其功能主要语句及其功能(1)(1)运
16、动语句运动语句:MOVE:MOVE语句用来表示机器人由初始位姿到语句用来表示机器人由初始位姿到目标位姿的运动。在目标位姿的运动。在ALAL中中,定义了定义了barmbarm为蓝色机械手为蓝色机械手,yarm,yarm为为黄色机械手黄色机械手,为了保证两台机械手在不使用时能处于平衡状态为了保证两台机械手在不使用时能处于平衡状态,ALAL语言定义了相应的停放位置语言定义了相应的停放位置bparkbpark和和yparkypark。假定机械手在任意位置假定机械手在任意位置,可把它运动到停放位置可把它运动到停放位置,所用所用的语句是的语句是 MOVEMOVEbarmbarmTOTObparkbpark
17、;如果要求在如果要求在4s4s内把机械手移动到停放位置内把机械手移动到停放位置,所用指令是所用指令是 MOVEbarmTObparkWITHDURATION4*seconds;第5章 工业机器人控制 符号符号“”可用在语句中可用在语句中,表示当前位置表示当前位置,如如 MOVEMOVEbarm TO-2barm TO-2*zhatzhat*inches;inches;该指令表示机械手从当前位置向下移动该指令表示机械手从当前位置向下移动2 2英寸。英寸。由此可以看出由此可以看出,基本的基本的MOVEMOVE语句具有如下形式语句具有如下形式:MOVE(MOVE(机械手机械手)TO()TO(目的地目
18、的地)()(修饰子句修饰子句););例如例如:MOVEMOVEbarmbarmTOTOdestinationdestinationVIA f1 f2 f3VIA f1 f2 f3表示机械手经过中间点表示机械手经过中间点f1f1、f2f2、f3f3移动到目标坐标系移动到目标坐标系destinationdestination。MOVEbarmTOblockWITH APPROACH3*zhat*inches 第5章 工业机器人控制 表示把机械手移动到在表示把机械手移动到在Z轴方向上离轴方向上离block 3英寸的地方英寸的地方;如果用如果用DEPARTURE代替代替APPROACH,则表示离开则表
19、示离开block。关于关于接近接近/退避点退避点可以用设定坐标系的一个矢量来表示可以用设定坐标系的一个矢量来表示,如如 WITHAPPROACH=表达式表达式;WITHDEPARTURE=表达式表达式;如图如图5.1所示所示,要求机器人由初始位置经过要求机器人由初始位置经过A点运动到螺钉处点运动到螺钉处,再经过再经过B、C后到达后到达D点。描述该运动轨迹的程序如下点。描述该运动轨迹的程序如下:MOVEMOVEbarmbarm TO bolt grasp VIA A WITH APPROACH=-Z WRT feeder;TO bolt grasp VIA A WITH APPROACH=-Z
20、WRT feeder;MOVEMOVEbarmbarm TO B VIA A WITH DEPARTURE=Z WRT feeder;TO B VIA A WITH DEPARTURE=Z WRT feeder;MOVEbarm TO D VIA C WITH APPROACH=-Z WRT beambore;解释：解释：Z WRT feederZ WRT feeder表示在全局坐标系中构造一个与料槽坐标系表示在全局坐标系中构造一个与料槽坐标系feederfeeder中中的的Z Z具有相同方向的矢量。具有相同方向的矢量。第5章 工业机器人控制 图图 5.1 机器人插螺钉作业的路径机器人插螺钉作
21、业的路径 第5章 工业机器人控制(2)(2)手爪控制语句。手爪控制语句。手爪控制语句的一般形式为手爪控制语句的一般形式为:OPEN TO (svalOPEN TO (sval););CLOSE TO (svalCLOSE TO (sval););这两条语句是使手爪张开或闭合后相距这两条语句是使手爪张开或闭合后相距(sval)。(sval)是是表示开度的距离值。表示开度的距离值。第5章 工业机器人控制 3.AL3.AL程序设计举例程序设计举例例例 用用ALAL语言编制如图语言编制如图5.15.1所示的机器人把螺钉插入其中一所示的机器人把螺钉插入其中一个孔里的作业。这个作业需要把机器人移至料斗上方
22、个孔里的作业。这个作业需要把机器人移至料斗上方A A点点,抓抓取螺栓取螺栓,经过经过B B点、点、C C点点,再把它移至导板孔上方再把它移至导板孔上方D D点点(见图见图5.1),5.1),并把螺并把螺钉钉插入其中一个孔里。插入其中一个孔里。编制这个程序的步骤是：编制这个程序的步骤是：(1)(1)定义机座、导板、料斗、导板孔、螺定义机座、导板、料斗、导板孔、螺钉钉柄等的位置和柄等的位置和姿态。姿态。(2)(2)把装配作业划分为一系列动作把装配作业划分为一系列动作,如移动机器人、抓取如移动机器人、抓取物体和完成插入等。物体和完成插入等。(3)(3)加入传感器以发现异常情况和监视装配作业的过程。加
23、入传感器以发现异常情况和监视装配作业的过程。(4)重复步骤重复步骤(1)(3),调试并改进程序。调试并改进程序。第5章 工业机器人控制 按照上面的步骤按照上面的步骤,编制的程序如下编制的程序如下:BEGINBEGINinsertioninsertion(设置变量设置变量)（锣钉直径）（锣钉直径）bolt-diameterbolt-diameter-0.5-0.5*inches;inches;（锣钉高度）（锣钉高度）bolt-heightbolt-height-1-1*inches;inches;triestries-0;-0;graspedgraspedfalse;false;(定义机座坐标系
24、定义机座坐标系)（立柱（立柱坐标系）坐标系）beamFRAME(ROT(z,90*deg),VECTOR(20,15,0)*inches);（料槽（料槽坐标系）坐标系）feederFRAME(nilrot,VECTOR(20,20,0)*inches);(定义特征坐标系定义特征坐标系)第5章 工业机器人控制（锣钉系）（锣钉系）bolt-graspbolt-graspfeederfeeder*TRANS(nilrot,nilvectTRANS(nilrot,nilvect););（锣钉头）（锣钉头）bolt-tipbolt-tipbolt-grasp,TRANS(nilrotbolt-grasp
25、,TRANS(nilrot,VECTOR(0,VECTOR(0,0,0.5)0,0.5)*inches);inches);（立柱孔）（立柱孔）beam-borebeam-borebeambeam*TRANS(nilrotTRANS(nilrot,VECTOR(0,0,VECTOR(0,0,1)1)*inches);inches);(定义经过的点坐标系定义经过的点坐标系)A Afeederfeeder*TRANS(nilrotTRANS(nilrot,VECTOR(0,0,5),VECTOR(0,0,5)*inches);inches);B Bfeederfeeder*TRANS(nilrotT
26、RANS(nilrot,VECTOR(0,0,8),VECTOR(0,0,8)*inches);inches);C Cbeam-borebeam-bore*TRANS(nilrotTRANS(nilrot,VECTOR(0,0,5),VECTOR(0,0,5)*inches);inches);D Dbeam-borebeam-bore*TRANS(nilrotTRANS(nilrot,bolt,boltheightheight*Z);Z);(张开手爪张开手爪)OPENbhandTOboltdiameter+1*inches;第5章 工业机器人控制(使手准确定位于螺使手准确定位于螺钉钉上方上方)
27、MOVEMOVEbarmbarmTOTOboltboltgrasp VIA A WITH APPROACH=grasp VIA A WITH APPROACH=Z ZWRTWRTfeeder;feeder;(试着抓取螺试着抓取螺钉钉)DODOCLOSECLOSEbhandbhand TO 0.9 TO 0.9*boltboltdiameter;diameter;IF bhandIF bhandboltboltdiameter THEN BEGINdiameter THEN BEGINOPEN bhandOPEN bhand TO bolt TO boltdiameter+1diameter+1
28、*inches;(inches;(抓取螺抓取螺钉钉失败，失败，再试一再试一次次)MOVE barmMOVE barm TO -1 TO -1*Z Z*inches;inches;END ELSE graspedEND ELSE grasped-TRUE;-TRUE;tries-tries+1;第5章 工业机器人控制 UNTIL grasped OP (triesUNTIL grasped OP (tries3);3);(如果尝试三次未能抓取螺如果尝试三次未能抓取螺钉钉,则取消则取消这一动作这一动作)IFIFNOT grasped THEN ABORT;NOT grasped THEN ABOR
29、T;(抓取螺抓取螺钉钉失败失败)MOVE barmMOVE barm TO B VIA A WITH DEPARTURE=Z WRT feeder;TO B VIA A WITH DEPARTURE=Z WRT feeder;(将手臂将手臂运动到运动到B B位置位置)MOVE barmMOVE barm TO D VIA C TO D VIA C(将手臂运动到将手臂运动到D D位置位置)WITH APPROACH =-Z WRT beamWITH APPROACH =-Z WRT beambore;bore;(检验是否有孔检验是否有孔)MOVE barmMOVE barm TO -0.1 TO
30、 -0.1*Z Z*inches ON FORCE(Z)inches ON FORCE(Z)10 10*ounceounceDO ABORT(DO ABORT(无孔无孔)解释：解释：ABORTABORT异常结束异常结束(进行柔顺性插入进行柔顺性插入)MOVE barmMOVE barm TO beam TO beamboreboreDIRECTLYDIRECTLYWITH FORCE(Z)=-10WITH FORCE(Z)=-10*ounce;ounce;WITH FORCE(X)=0*ounce;第5章 工业机器人控制 WITH FORCE(Y)=0WITH FORCE(Y)=0*ounce
31、;ounce;WITH DURATION=5WITH DURATION=5*seconds;seconds;END insertion 第5章 工业机器人控制 5.2.2 VAL-5.2.2 VAL-语言语言VAL-VAL-是在是在19791979年推出的年推出的,用于用于UnimationUnimation和和PumaPuma机器人。机器人。它是基于解释方式执行的语言它是基于解释方式执行的语言,并且具有程序分支、传感信息并且具有程序分支、传感信息输入输入/输出通信、输出通信、直线运动以及许多其他特征。直线运动以及许多其他特征。例如例如,用户可以在沿末端操作器用户可以在沿末端操作器a a轴的方
32、向指定一个距离轴的方向指定一个距离height,height,将它与语句命令将它与语句命令APPRO(APPRO(用于接近操作用于接近操作)或或DEPART(DEPART(用用于离开操作于离开操作)结合结合,便可实现无碰撞地接近物体或离开物体。便可实现无碰撞地接近物体或离开物体。MOVEMOVE命令用来使机器人从它的当前位置运动到下一个指定位命令用来使机器人从它的当前位置运动到下一个指定位置，而置，而MOVESMOVES命令则是沿直线执行上述动作命令则是沿直线执行上述动作。为了说明。为了说明VAL-的一些功能的一些功能,我们通过下面的程序清单来描述其命令语句：我们通过下面的程序清单来描述其命令
33、语句：第5章 工业机器人控制 1 PROGRAM1 PROGRAMTEST TEST 程序名程序名2 SPEED2 SPEED3030ALWAYS ALWAYS 设定机器人的速度设定机器人的速度3 height3 height50 50 设定沿末端执行器设定沿末端执行器a a轴方向抬起或落下的距离轴方向抬起或落下的距离4 MOVES4 MOVES p1 p1 沿直线运动机器人到点沿直线运动机器人到点p1p15 MOVE5 MOVEp2 p2 用关节插补方式运动机器人到第二个点用关节插补方式运动机器人到第二个点p2p26 REACT6 REACT1001 1001 如果端口如果端口1 1的输入信
34、号为高电平的输入信号为高电平(关关),),则立即停止机器则立即停止机器人人7 BREAK 7 BREAK 当上述动作完成后停止执行当上述动作完成后停止执行8 DELAY2 延迟延迟2秒执行秒执行 9 IF SIG(1001)9 IF SIG(1001)GOTOGOTO100 100 检测输入端口检测输入端口1,1,如果为高电平如果为高电平(关关),),则转则转入继续执行第入继续执行第100100行命令行命令,否则继续执行下一行命令否则继续执行下一行命令10OPEN 打开手爪打开手爪 第5章 工业机器人控制 11 MOVE11 MOVEp5 p5 运动到点运动到点p5p512 SIGNAL12
35、SIGNAL2 2 打开输出端口打开输出端口2 213 APPRO13 APPROp6,height p6,height 将机器人沿手爪将机器人沿手爪(工具坐标系工具坐标系)的的a a轴移向轴移向p6,p6,直到直到离开它一段指定距离离开它一段指定距离heightheight的地方的地方,这一点叫抬起点这一点叫抬起点14 MOVE14 MOVEp6 p6 运动到位于运动到位于p6p6点的物体点的物体15 CLOSE 15 CLOSE 关闭手爪关闭手爪,并等待直至手爪闭合并等待直至手爪闭合16 DEPART16 DEPARTheight height 沿手爪的沿手爪的5 5轴轴(工具坐标系工具坐
36、标系)向上移动向上移动heightheight距离距离17 MOVE17 MOVEp1 p1 将机器人移到将机器人移到p1p1点点18 TYPE18 TYPEallalldone done 在显示器上显示在显示器上显示all doneall done19 END 第5章 工业机器人控制 5.2.3 AML5.2.3 AML语言语言AMLAML语言是语言是IBMIBM公司为公司为3P3R3P3R机器人编写的程序。机器人编写的程序。这这种机器人带有三个线性关节种机器人带有三个线性关节,三个旋转关节三个旋转关节,还有一还有一个手爪。个手爪。各关节由数字各关节由数字1,2,3,4,5,6,71,2,3
37、,4,5,6,7表表示示,1,1、2 2、3 3表示滑动关节表示滑动关节,4,4、5 5、6 6表示旋转关节表示旋转关节,7,7表示手爪。表示手爪。描述沿描述沿x x、y y、z z轴运动时轴运动时,关节也可分别关节也可分别用字母用字母JXJX、JYJY、JZJZ表示表示,相应地相应地JRJR、JPJP、JYJY分别表示分别表示绕翻转绕翻转(Roll)(Roll)、俯仰俯仰(Pitch)和偏转和偏转(Yaw)轴轴(用来定向用来定向)旋转旋转,而而JG表示手爪。表示手爪。第5章 工业机器人控制 在在AMLAML中允许两种运动形式：中允许两种运动形式：MOVEMOVE命令是绝对值命令是绝对值,也就
38、是也就是说说,机器人沿指定的关节运动到给定的值机器人沿指定的关节运动到给定的值;DMOVE;DMOVE命令是相对命令是相对值值,也就是说也就是说,关节从它当前所在的位置起运动给定的值。关节从它当前所在的位置起运动给定的值。这样这样,MOVE(1,10),MOVE(1,10)就意味着机器人将沿就意味着机器人将沿x x轴从坐标原点起运动轴从坐标原点起运动1010英寸英寸,而而DMOVE(1,10)DMOVE(1,10)则表示机器人沿则表示机器人沿x x轴从它当前位置起轴从它当前位置起运动运动1010英寸。英寸。AMLAML语言中有许多命令语言中有许多命令,它允许用户可以编制复它允许用户可以编制复杂
39、的程序。杂的程序。以下程序用于引导机器人从一个地方抓起一件物体以下程序用于引导机器人从一个地方抓起一件物体,并并将它放到另一个地方将它放到另一个地方,并以此例来说并以此例来说明如何编制一个机器人明如何编制一个机器人程序。程序。第5章 工业机器人控制 10 SUBR(PICK10 SUBR(PICKPLACE);PLACE);子程序名子程序名20 PT1:NEW20 PT1:NEW4,4,24,2,0,0,24,2,0,0,1313;位置说明位置说明30 PT2:NEW30 PT2:NEW2,13,2,135,2,13,2,135,90,90,3333;40 PT3:NEW40 PT3:NEW2
40、,13,2,150,2,13,2,150,90,90,33,133,1;50 SPEED(0.2);50 SPEED(0.2);指定机器人的速度指定机器人的速度(最大速度的最大速度的2020)60 MOVE(ARM,0,0);60 MOVE(ARM,0,0);将机器人将机器人(手臂手臂)复位到参考坐标系原点复位到参考坐标系原点70 MOVE(70 MOVE(1,2,3,4,5,61,2,3,4,5,6,PT1);,PT1);将手臂运动到物体上方的点将手臂运动到物体上方的点1 180 MOVE(7,3);将手爪打开到将手爪打开到3英寸英寸 90 DMOVE(3,90 DMOVE(3,1);1);
41、将手臂沿将手臂沿z z轴下移轴下移1 1英寸英寸100 DMOVE(7,1.5);将将手爪手爪闭合闭合1.5英寸英寸 110 DMOVE(3,1);沿沿Z轴将物体抬起轴将物体抬起1英寸英寸 120 MOVE(JX,JY,JZ,JR,JP,JY,PT2);将手臂运动到点将手臂运动到点2 第5章 工业机器人控制 130 DMOVE(JZ,130 DMOVE(JZ,3);3);沿沿z z轴将手臂下移轴将手臂下移3 3英寸放置物体英寸放置物体140 MOVE(JG,3);140 MOVE(JG,3);将将手爪手爪打开到打开到3 3英寸英寸150 DMOVE(JZ,11);150 DMOVE(JZ,11
42、);将手臂沿将手臂沿z z轴上移轴上移1111英寸英寸160 MOVE(ARM,PT3);160 MOVE(ARM,PT3);将手臂运动到点将手臂运动到点3 3170 END;第5章 工业机器人控制 5.2.4 AUTOPASS语言语言 AUTOPASS语言是一种对象级语言。语言是一种对象级语言。对象级语言是靠对对象级语言是靠对象物状态的变化给出大概的描述象物状态的变化给出大概的描述,把机器人的工作程序化的一把机器人的工作程序化的一种语言。种语言。AUTOPASS、LUMA、RAFT等都属于这一级语言。等都属于这一级语言。AUTOPASS是是IBM公司属下的一个研究所提出来的机器人语公司属下的
43、一个研究所提出来的机器人语言言,它像给人的组装说明书一样它像给人的组装说明书一样,是针对机器人操作的一种语是针对机器人操作的一种语言。言。程序把工作的全部规划分解成放置部件、程序把工作的全部规划分解成放置部件、插入部件等宏插入部件等宏功能状态变化指令来描述。功能状态变化指令来描述。AUTOPASS的编译是用称作环境的编译是用称作环境模型的数据库模型的数据库,边模拟工作执行时环境的变化边决定详细动作边模拟工作执行时环境的变化边决定详细动作,作出对机器人的工作指令和数据。作出对机器人的工作指令和数据。AUTOPASS的指令分成如的指令分成如下四组下四组:第5章 工业机器人控制 (1)(1)状态变更
44、语句状态变更语句:PLACE,INSERT,EXTRACTPLACE,INSERT,EXTRACT（抽提）（抽提）,LIFT,LOWER,SLIDE,PUSH,ORIENTLIFT,LOWER,SLIDE,PUSH,ORIENT（定位）（定位）,TURN,GRASP,TURN,GRASP,RELEASE,MOVERELEASE,MOVE。(2)(2)工具语句工具语句:OPERATE,CLUMPOPERATE,CLUMP（组合）（组合）,LOAD,LOAD（装）（装）,UNLOADUNLOAD（卸）（卸）,FETCH,FETCH（拿、拣）（拿、拣）,REPLACE,SWITCH,LOCK,REP
45、LACE,SWITCH,LOCK,UNLOCKUNLOCK。(3)(3)紧固语句紧固语句:ATTACHATTACH（加、上）（加、上）,DRIVE IN,DRIVE IN（压入）（压入）,RIVETRIVET（铆合）（铆合）,FASTEN,UNFASTEN,FASTEN,UNFASTEN。(4)其他语句其他语句:VERIFY（检验、校验）（检验、校验）,OPENSTATEOF,CLOSEDSTATEOF,NAME,END。第5章 工业机器人控制 例如例如,对于对于PLACEPLACE的描述语法为的描述语法为:PLACEPLACEobjectobjectpreposition phrasepre
46、position phraseobjectobjectgrasping phrasegrasping phrasefinalfinalconditionconditionphrasephraseconstraint constraint phrasephrasethen holdthen hold。其中其中,objectobject是对象名是对象名;preposition phrasepreposition phrase（介词）（介词）表示表示ONON或或ININ那样的对象物间的关系那样的对象物间的关系;grasping phrasegrasping phrase是提供对象物的位置和姿态、是提
47、供对象物的位置和姿态、抓取方式等抓取方式等;constraint constraint phrasephrase（约束词）（约束词）是末端操作器的位置、方向、力、时间、速是末端操作器的位置、方向、力、时间、速度、加速度等约束条件的描述选择度、加速度等约束条件的描述选择;t then hold是指令机器是指令机器人保持现有位置。人保持现有位置。第5章 工业机器人控制 下面是下面是AUTOPASSAUTOPASS程序示例程序示例,从中可以看出从中可以看出,这种程序的描这种程序的描述很容易理解。述很容易理解。但是该语言在技术上仍有很多问题没有解决。但是该语言在技术上仍有很多问题没有解决。(1)OPE
48、RATE(1)OPERATEnuffeedernuffeeder(进给装置）进给装置）WITHWITHcar-ret-tabcar-ret-tab-nutnut(可靠螺帽薄片可靠螺帽薄片)ATATfixture.nestfixture.nest（槽孔）（槽孔）(2)PLACE(2)PLACEbracketbracket(托架、丁字支架托架、丁字支架)ININfixture SUCH fixture SUCH THAT bracket.bottomTHAT bracket.bottom（架底）（架底）(3)PLACE interlock(3)PLACE interlock（安全锁）（安全锁）ON
49、 bracket ON bracket S SUCH UCH THAT interlock.hole IS ALIGNEDTHAT interlock.hole IS ALIGNED（铰同心孔）（铰同心孔）WITH bracket.top（架顶）（架顶）第5章 工业机器人控制(4)DRIVE IN（压入）（压入）earretintlkstud（带耳可靠联（带耳可靠联锁双头螺栓）锁双头螺栓）INTO carrettabnut（卡片螺帽）（卡片螺帽）At interlock.holeSUCH THAT TORQUE（力矩）（力矩）is EQ（等于）（等于）12.0 IN-LBS USINGairdriverATTACHING bracket AND interlock(5)NAME bracket（托架）托架）interlock car-ret-intlk-stud（卡片双头螺栓）（卡片双头螺栓）Car-ret-tab-nut（卡片螺帽）（卡片螺帽）ASSEMBLY（装配）（装配）suppotbracket
