2.1.3 創建工業機器人程序數據

在進行正式的編程之前，需要構建起必要的編程環境，其中有三個必需的程序數據：工具數據tooldata、工件坐標wobjdata、載荷數據loaddata，需要在編程前進行定義，下面分別介紹這三個程序數據的設定方法。

1．工具數據tooldata

工具數據tooldata用于描述安裝在機器人第六軸上的工具的TCP、質量、重心等參數數據。tooldata會影響機器人的控制算法（例如計算加速度）、速度和加速度監控、力矩監控、碰撞監控、能量監控等，因此機器人的工具數據需要正確設置。

一般來說，不同的機器人應用時會配備不同的工具，比如：弧焊的機器人使用弧焊槍作為工具，用于搬運板的機器人會使用吸盤式的夾具作為工具，如圖2-2所示。

所有機器人在手腕處都有一個預定義的工具坐標系，該坐標系被稱為tool0。這樣就能將一個或者多個新工具坐標系定義為tool0的偏移值。

TCP（Tool Center Point）就是工具的中心點。默認工具（tool0）的中心點位于機器人安裝法蘭的中心，如圖2-3所示。執行程序時，機器人將TCP移至編程位置，這意味著，如果要更改工具及工具坐標系，機器人的移動將隨之更改，以便新的TCP到達目標。

TCP的設定方法包括N（N≥3）點法、TCP和Z法、TCP和Z，X法。

1）N（N≥3）點法：機器人的TCP通過N種不同的姿態同參考點接觸，得出多組解，通過計算得出當前TCP與機器人安裝法蘭中心點（Tool0）相應位置，其坐標系方向與Tool0一致。

2）TCP和Z法：在N點法基礎上，Z點與參考點連線為坐標系Z軸的方向。

3）TCP和Z，X法：在N點法基礎上，X點與參考點連線為坐標系X軸的方向，Z點與參考點連線為坐標系Z軸的方向。

設定工具數據tooldata的方法通常采用TCP和Z，X法（N=4）。TCP的設定原理為：

1）在機器人工作范圍內找一個非常精確的固定點作為參考點；

2）在工件上確定一個參考點（最好是工具的中心點）；

3）用手動操縱機器人的方法，去移動工具上的參考點，以四種以上不同的機器人姿態盡可能與固定點剛好碰上。為了獲得更準確的TCP，在以下的例子中使用六點法進行操作，第四點是用工具的參考點垂直于固定點，第五點是工具參考點從固定點向將要設定為TCP的X方向移動，第六點是工具參考點從固定點向將要設定為TCP的Z方向移動；

4）機器人通過這四個位置點的位置數據計算求得TCP的數據，然后TCP的數據就保存在tooldata這個程序數據中被程序進行調用。前三個點的姿態相差盡量大些，這樣有利于TCP精度的提高。

以TCP和Z，X法（N=4）建立一個新的工具數據tool1的操作步驟見表2-8。

對于用來搬運的夾具，其工具數據設定一般采用TCP和Z法進行。此方法的本質是使新建的工作坐標的TCP沿著tool0的Z軸方向偏移設定的距離。ABB機器人默認的tool0的方向是Y軸方向同大地坐標的Y軸同向，Z軸方向是垂直于法蘭盤表面向外側，并且X、Y、Z的方向符合右手定則。

2．工件數據wobjdata

工件數據wobjdata對應工件，它定義工件相對于大地坐標（或其他坐標）的位置。機器人可以有若干工件坐標系，或者表示不同工件，或者表示同一工件在不同位置的若干副本。

對機器人進行編程時就是在工件坐標中創建目標和路徑。這帶來很多優點：

1）重新定位工作站中的工件時，只需更改工件坐標的位置，所有路徑將即刻隨之更新。

2）允許操作以外軸或傳送鏈移動的工件，因為整個工件可連同其路徑一起移動。

創建工件數據wobjdata的步驟見表2-9。

3．載荷數據loaddata

對于搬運應用的機器人，還必須設置載荷數據loaddata。對于搬運機器人，手臂承受的重量是不斷變化的，所以不僅要正確設定夾具的質量和重心數據tooldata，還要設置搬運對象的質量和重心數據loaddata。載荷數據loaddata就記錄了搬運對象的質量、重心的數據。如果機器人不用于搬運，則loaddata設置就是默認的load0。

創建載荷數據loaddata的步驟見表2-10。