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    UR雙臂協(xié)作機器人 解決方案

    UR雙臂機器人的兩個(gè)手臂，既可以單獨運行，也可以協(xié)同工作。從技術(shù)特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，優(yōu)傲雙臂機器人是由UR3/UR3e、UR5/UR5e、UR10/UR10e、UR16e任意兩款或者同一款的兩臺機械臂組成，用戶(hù)可以根據實(shí)際生產(chǎn)需要選擇不同的機械臂進(jìn)行搭配。同時(shí)，雙臂協(xié)作應用支持任意角度安裝，可以滿(mǎn)足不同空間和負載的需求，具有非常高的靈活性；結合URCap 雙臂插件和標定軟件即可實(shí)現雙臂共享坐標系，協(xié)同操作。一個(gè)工作站讓用戶(hù)有了多種選擇，提高了設備利用率，可以最大程度實(shí)現柔性生產(chǎn)。

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    產(chǎn)品簡(jiǎn)述
    本方案的目的是通過(guò)詳細描述優(yōu)傲機器人雙臂方案的軟硬件配置，快速設計和實(shí)現優(yōu)傲機器人雙臂解決方案。
     
    優(yōu)傲雙臂機器人方案可以根據具體的需求由UR3/UR3e、UR5/UR5e、UR10/UR10e、UR16e任意兩款或者同一款的兩臺采用不同的安裝姿態(tài)組成。例如兩臺UR3、一臺UR3與一臺UR5。通過(guò)運行雙臂標定算法，統一兩臺機器人的坐標系（統一坐標系的優(yōu)點(diǎn)在標定部分有介紹）；安裝DualArm URCap，添加同步指令，方便協(xié)同操作。
     
    雙臂協(xié)作機器人
    圖1 UR雙臂機器人參考布置圖

    備注：優(yōu)傲機器人支持各種姿態(tài)安裝，上圖僅供參考，可根據具體需求配置。

    1、本方案硬件設備列表：
    本方案資源擴展性強，可根據不同需求進(jìn)行合理搭配，詳細信息可咨詢(xún)我公司銷(xiāo)售或技術(shù)人員。
    序號 品牌 型號 數量 備注
    1 優(yōu)傲機器人 UR5機器人 2 機器人系統版本號要求Version 3.2.x.x及后續版本
    2 工業(yè)級交換機或者路由器 至少3個(gè)網(wǎng)口 1 IP防護等級根據具體的應用需求定
    3 Cat7類(lèi)屏蔽網(wǎng)線(xiàn)   3  
    4 24V信號線(xiàn)   5  
    5 法蘭鏈接件 機加工 1 固定兩臺機器人的法蘭（標定用），無(wú)需標定則不需要

    2、機械安裝
    兩臺機器人的機械安裝分別按照單臺UR機器人的安裝標準進(jìn)行，相關(guān)部分請參考對應UR機器人的安裝指南。

    3、Emergency信號線(xiàn)連接與配置
    雙臂機器人作為一個(gè)整體，緊急停止（急停）信號需要共享，即觸發(fā)任意一個(gè)急停信號，另外一臺機器人有需停止。若應用中只有雙臂UR機器人則只需進(jìn)行如下a,c,d步，若還有外圍設備（如安全PLC）或者急停按鈕需要連接，則進(jìn)行如下第a-d步。
    a）兩臺UR機器人急停信號線(xiàn)連接，圖2。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖2  A、B為UR機器人

    b）與外圍設備或外部急停按鈕的連接，圖3。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖3  A位主UR機器人，B為外部設備（CI等效為外部設備急停輸入信號，CO等效為外部設備急停輸出信號。

    雙臂協(xié)作機器人
    圖4  主UR機器人與外部急停按鈕連接

    c）在一些應用中需要使用Safeguard stop，與急停不同，UR機器人不提供Safeguard stop的數字輸出信號，因此需要采用多聯(lián)開(kāi)關(guān)（兩臺UR機器人需4聯(lián)開(kāi)關(guān)）同時(shí)連接兩臺UR機器人，圖5為單臺UR機器人的Safeguard stop 連接圖。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖5  單臺UR機器人Safeguard stop連接與復位

    d）急停信號連接好后需要在示教器上安裝設置中對Configurable IO進(jìn)行配置，圖6。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖6  如圖2連線(xiàn)  急停信號的配置

    如進(jìn)行了Safeguard stop的連接，那么復位的操作可以通過(guò)配置Configurable IO為Safeguard reset 完成，圖7。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖7  如圖5中 Safeguard stop連接對應的Configurable IO配置

    4、網(wǎng)絡(luò )連接與配置
    兩臺UR5機器人協(xié)同通訊通過(guò)Modbus-TCP通訊實(shí)現，因此需要將兩臺控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò )信號線(xiàn)鏈接起來(lái)?？紤]到調試方便或者與外圍設備的通訊需求，交換機或路由器至少有三個(gè)網(wǎng)口，兩臺UR5機器人設置在同一個(gè)網(wǎng)段，連接圖如圖8。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖8  網(wǎng)絡(luò )連接圖

    5、雙臂標定
    雙臂標定流程是連接兩臺UR機器人的法蘭，通過(guò)一臺拖動(dòng)另外一臺機器人到不同姿態(tài)，解算出從機器人基坐標在主機器人基座標下的位姿以及從機器人TCP坐標系在主機器人TCP坐標系下的位姿。兩臺機器人法蘭的連接不限定具體的形式，但是需盡量保證其相互作用力的力臂較短（雖然標定軟件會(huì )自動(dòng)讓負載更大的機器人拖動(dòng)負載小的，但是力臂太長(cháng)可能還是無(wú)法拖動(dòng)），法蘭之間連接穩固即可（圖9為一種參考設計）。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖9  連接法蘭設計參考

    1）使用法蘭連接固定兩個(gè)法蘭；
    2）利用一臺機器人平面特征（共享坐標系）；首先定義針尖TCP，然后通過(guò)針尖TCP，定義平面特征，如圖10。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖10  定義共享坐標系（平面特征）

    3）啟動(dòng) DualArmCalibration.exe程序，其中Master就是步驟2中定義共享坐標系的主機器人，其安裝設置文件是包含有這個(gè)坐標系的文件；Slave的安裝設置文件則是從機器人標定結束后以此為基礎添加 DualArm_Plane平面特征的文件；設置完成之后，點(diǎn)擊Validate setup 按鈕，如果顯示成功，那么即可進(jìn)入第二個(gè)選項頁(yè) Tecah。

    圖11  啟動(dòng)標定程序

    4）標定位置示教。點(diǎn)擊Start即可激活兩臺UR機器人的Freedrive模式，通過(guò)手動(dòng)拖拽的方式示教UR機器人位置，記錄點(diǎn)擊Push in，取消最新的記錄點(diǎn)則點(diǎn)擊Pop up。理論上示教的點(diǎn)位越多越好，考慮到實(shí)際的可操作性，一般在20-40個(gè)點(diǎn)之間。點(diǎn)位記錄完成點(diǎn)擊Stop以關(guān)閉Freedrive模式。如果需要重新開(kāi)始示教，重復步驟4即可。
    圖12 標定點(diǎn)示教
     
    5）開(kāi)始標定，點(diǎn)擊Start即可氣動(dòng)標定，標定軟件會(huì )根據UR機器人的型號自動(dòng)選擇由負載較大的機器人拖動(dòng)較小的機器人，同型號機器人則是主機器人拖動(dòng)從機器人。一個(gè)好的經(jīng)驗是將主動(dòng)的機器人負載設置為3kg，中心50mm，以保證機器人能拖動(dòng)另一臺機器人。標定結果會(huì )顯示在Log框中，當Trans和Rot殘差較小時(shí)，即可接受結果，并且更新到控制器。此時(shí)從機器人中將新增加一個(gè)比步驟3中安裝設置文件名多一個(gè)_DualArmCalibration的后綴的設置文件，加載即可看到DualArmPlane平面特征。
    雙臂協(xié)作機器人
    圖13 開(kāi)始標定

    雙臂協(xié)作機器人
    圖14 標定數據成功寫(xiě)入從機器人安裝設置文件
     
    6）觀(guān)察標定結果。從機器人加載新的安裝設置文件，手動(dòng)將雙臂法蘭靠近，兩臂feature均設置為DualArm_Plane,同時(shí)朝一個(gè)方向運動(dòng)，觀(guān)察相對位移?；緹o(wú)相對位移則標定效果良好；如果相對位移很明顯，則需要重新標定。

    6、DualArm URcap安裝
    將DualArm URcap拷貝至U盤(pán)插入示教器或者通過(guò)FTP拷貝至機器人控制器programs目錄下軟后按照如下安裝流程：
    雙臂協(xié)作機器人 雙臂協(xié)作機器人
    （1） （2）
    雙臂協(xié)作機器人 雙臂協(xié)作機器人
    （3） （4）
     
    圖15 URcap安裝流程，完成后需要重新啟動(dòng)控制器
     
    7、雙臂編程調試
     
    1）安裝設置
    雙臂協(xié)作機器人
    雙臂協(xié)作機器人
    圖16 雙臂機器人安裝設置

    雙臂協(xié)作機器人
    雙臂協(xié)作機器人
    圖17 添加協(xié)同指令
     
    DualArmSync同步指令帶有一個(gè)整型參數（1-32768），功能是讓雙臂程序運行至對應的同步指令時(shí)在開(kāi)始往下運行。同步指令之前的move指令，Blend Radius必須為0。
    雙臂協(xié)作機器人
    雙臂協(xié)作機器人
    圖18 同步協(xié)同指令注意點(diǎn)

    配置豐富 應用廣泛
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