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了解合规性 / 力控制

可选  20 分钟

力控制和合规控制是控制机械手力的功能。这些功能还可以控制移动的执行和强制控制 (如果添加了移动命令)。合规性控制和强制控制有以下区别:

  1. 合规性控制
    • 在合规性控制期间,机械手符合机械手末端 TCP 的外部力,当外部力被移除时,将产生一个将机械手返回到原始位置的力,从而导致机械手移动到相应位置。
    • 当需要在不平坦的表面上进行线性运动而不损坏机械手和表面时,可以使用该工具。它可用于防止工件周围发生意外碰撞。
  2. 力控制
    • 在力控制期间,机械手末端 TCP 产生力。加速度以产生力的方向产生,因此机械手同时向运动方向和力方向移动。
    • 当接触物体时,将对物体施加作用力,直到物体的设定力和驱回力形成平衡。
    • 当需要对不平坦表面的线性运动施加相等的力时,可以使用此方法。它可用于在移动时需要恒力的任务,如抛光。



根据当前坐标执行合规性和强制命令。任务的默认坐标是基准坐标,坐标可以使用 set 命令更改。

  1. 图 1 是在基准坐标上应用 +Z 方向的力 / 合规控制时的操作方向。
  2. 图 2 是在刀具坐标上施加 +Z 方向的力 / 合规控制时的操作方向。

合规性控制


合规性控制是指在机械手末端 TCP 上施加力时,根据设定刚度符合外部力的功能。它平衡目标点的力,并且是一种控制方法,如果位移发生在远离平衡点的位置,则生成排斥力。在合规性控制过程中,机器人会像弹簧一样弹出。

  1. 如果在单独使用运动控制时发生碰撞,碰撞物体可能会受损。
    • 斗山机器人发生碰撞时会安全停止,但根据用户设置 (如安全限制 > 碰撞灵敏度) ,可能会发生以下情况。
  2. 如果在运动控制过程中将合规控制设置为“开”,机械手将在移动时与碰撞物体保持一致。


如果 F 为外部力, K 为刚度, X 为距离,则以下公式为真。 

  • F = K * X 
  • K = F/X
  • X = F/K

根据上述公式,如果合规控制的刚度设置为 1000N/m ,并且机械手移动 1 mm ,则生成的外部力为 1N。

  • F=1000 N/m*0.001 m=1 N (0.001 m=1 mm)


在 Compliance Command 的属性中,可以设置以下值:

  1. 模式
    • 开:启用合规性控制
    • 更改:如果合规模式设置为开,则会变为刚度
    • 关:禁用合规性控制
  2. 刚度范围
    • M/H Series : Translation(0~20000N/m), Rotation(0~1000Nm/rad)
    • A Series : Translation(0~10000N/m), Rotation(0~300Nm/rad)
    • 较低的刚度值将更轻柔地响应外部力,并需要更多时间返回到目标点
  3. 设置时间
    • 当前刚度值达到设定刚度值 (0-1s) 所需的时间


小心

  • 必须准确设置工具重量和 TCP (工具中心点)。不准确的刀具重量会导致机械手检测到刀具重量,因为外力作用,如果将“符合性命令”设置为“开”,则会产生位置错误。
  • 着装包的张力可能会对机械手产生外部扭矩。因此,安装着装包时要小心。
  • 执行异步运动或混合运动时,不能打开或关闭合规性。
  • 在合规性命令打开期间,只允许线性运动。不允许合并动议,如 MoveJ 和 MoveSJ。
  • 在合规性命令打开期间,无法更改工具重量或 TCP。
  • 在合规性命令启动期间,由于运动执行过程中产生的扭矩符合性,可能无法准确到达目标点。因此,建议在目标点附近启用合规性控制。或者,可以通过设置较大的刚度值来最小化位置误差。

力控制


力控制是在力控制方向应用力的函数,直到设定力和反冲力形成平衡

  • 它以设定力方向移动机械手,如果与物体接触,它将保持输入的力 (N)
  • 它能够在施加恒定力的同时,在与力方向不同的方向上进行运动控制
  • 最小设置为 +/- 10N ,分辨率为 0.2 N 时可以微调
  • 力控制在奇异性区域不可用
  • 一般而言,合规控制与力控制结合使用,以使力控制符合外部力


可以从 Force Command 的属性中设置以下值。

  1. 模式
    • 开:启用强制控制
    • 关:禁用强制控制
  2. 所需力范围
  3. 目标方向
    • 它移动到每个方向的选定目标值。
    • 可以进行多项选择。
    • 力控制只能在力设置后使用方向设置执行。
    • 如果多个选定方向之一达到目标力,则它将继续移动,直到达到另一个方向的目标值。
  4. 相对模式
    • 如果启用此模式,它会将应用于机械手的外部力校准为 0 ,以提高力控制精度。
      1. 当相对模式被禁用时,应用于目标的实际力等于设定力和外部力之和。
      2. 当启用相对模式时,应用于目标的实际力等于设定的力。
    • 在力控制过程中,可能会发生偏差,具体取决于所施加的力或外力。
    • 在力控制过程中,可能无法达到精确的目标点。因此,建议启用目标点附近的力控制。
  5. 设置时间
    • 当前力值达到设定力值 (0-1s) 所需的时间

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