基础概念

工程

工程指的是在 Mech-Viz 软件内创建的机器人路径规划项目。

在 Mech-Viz 中完成工程所需的各项配置后,即可通过该工程规划机器人路径并控制机器人移动。工程中的各项配置保存在与工程同名的文件夹中。

工程资源

工程资源指的是工程中的各种基础资源,包括:机器人、末端工具、工件、场景物体等。

机器人

在 Mech-Viz 中,“机器人”指工业中常用的多关节机器人或桁架机器人。

末端工具

末端工具是为使机器人完成其任务而专门设计并安装在机器人法兰的装置,例如夹爪、吸盘。

工件

工件指的是末端工具的作用对象,例如纸箱、金属件、需涂胶或焊接的零件等。

场景物体

场景物体指的是真实机器人工作场景中的各类物体,一般包含机器人安全围栏、抓取筐、托盘、相机、相机支架等。

工作流程

工作流程指的是在 Mech-Viz 中以流程图形式搭建的机器人运动控制程序。

位姿

TCP(Tool Center Point, 工具中心点)

位于末端工具上或外部的点,相对于机器人末端法兰的位姿。

为了完成如工件抓取等任务,当让机器人移动至空间的某一点时,其本质是让工具中心点移动至该点。

工件位姿

工件位姿是工件上某一点相对于机器人底座坐标系的位姿。放置工件时,一般让工件位姿与某个目标位姿重合。

basic concepts pose

(工件)抓取点

一个工件可能有多个不同的抓取点,抓取点由 Mech-Vision 输出。 抓取工件时,机器人会将 TCP 移动到抓取点所在位置,使二者原点、X轴重合,Y轴、Z轴方向相反。

basic concepts pick pose

其中:①、②为杆柄抓取点,③为环心抓取点。

机器人位姿

机器人位姿通常指的是机器人在三维空间中的位置和方向。通常使用工具位姿或关节角表示。

工具位姿

工具位姿是工具坐标系相对于机器人基坐标系的位姿描述。

它包括末端工具的位置(x、y、z)和姿态(通常使用欧拉角、旋转矩阵或四元数表示),这种描述方式更贴近任务空间,侧重于描述机器人执行任务时末端工具(如机械手爪、焊枪等)的位置和朝向。

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  • 欧拉角

    欧拉角(Euler Angles)是一种用于描述物体在三维空间中旋转的方法。

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    它由三个角度组成,分别对应三个轴的旋转。这三个轴通常是围绕物体固定坐标系中的X、Y和Z轴旋转。 同一空间姿态可以用多种欧拉角表示,欧拉角表示方式不唯一,为了避免歧义,各个品牌机器人通常都会只挑选一致欧拉角定义形式。如:

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  • 四元数

    为了避免使用欧拉角的死锁问题,部分机器人厂家选择使用四元数表示空间中的姿态,四元数大致定义为用三个数定义一个空间旋转轴,用第四个数定义旋转角度,工具坐标系初始状态绕该空间旋转轴旋转该角度后即可达到目标姿态。

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  • 旋转矢量

    旋转矢量又称轴角,用于描述末端工具旋转状态。目前已知只有UR使用。

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关节角

关节角指的是机器人的各个关节相对于其初始位置或基准位置的旋转角度。这种描述方式更贴近机器人的硬件结构,表示每个关节的状态。

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关节角通过正运动学计算映射到工具位姿,而工具位姿通过逆运动学计算映射到关节角。

法兰位姿

法兰位姿是机器人法兰坐标系在机器人坐标系下的位姿,其表示方式与工具位姿表示方式一致,可以视为工具中心点位于法兰中心,且没有任何旋转的特殊工具位姿。

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各机器人厂家定义的法兰坐标系默认朝向不同,导致法兰位姿默认角度不同。如ABB默认X轴朝下,而FANUC默认X轴向上。此外,大部分机器人的法兰位姿都是Z轴垂直于法兰表面向外,但图灵机器人X轴朝外。

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机器人运动方式

机器人运动通常指机器人工具中心点(TCP)从空间中点A移动到点B的过程。 机器人关节运动和直线运动是描述机器人运动的两种基本方式。

关节运动

关节运动是指机器人通过调整各个关节的角度或位置来实现的运动。每个关节都负责执行旋转或移动,从而使整个机器人末端工具达到期望的位置。

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直线运动

直线运动是指机器人末端工具在直线路径上的运动。与关节运动不同,直线运动是通过沿直线路径移动机器人末端工具来实现的。

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对称性与抓取裕度

末端工具对称性

末端工具对称性反映了末端工具绕自身对称轴旋转一定角度后其外形可以与旋转前重合的特性。

详细说明参见末端工具对称性

工件对称性

工件对称性反映了工件绕自身对称轴旋转一定角度后外形可以与旋转前重合的特性。

详细说明参见工件的旋转对称性

工件抓取裕度

部分工件在被抓取时,机器人的抓取姿态可以在一定角度范围内灵活调整,该角度范围即抓取裕度。

详细说明参见工件抓取裕度

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