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1、中华人民共和国国家标准 工业自动化系统 制造报文规范 第部分机器人伴同标准 发布实施 国 家 技 术 监 督 局 发 布 中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 工业自动化系统 制造报文规范 第部 分机 器 人 伴 同 标 准 国家技术监督局批准实施 范围 本标准规定了需要由伴同标准规定的协议元素的抽象语法记法表示的各种机器人专用服务 和协议及机器人专用的标准化对象 本标准描述了机器人的模型以及机器人的属性如何被映射到虚拟制造装置的属性上 本标准给出了包含一个基本类别和几个增强型类别的一致性类别的说明 本标准给出了在本标准规定的抽象语法中作为服务器操作的机器人的协议和各种服务定义 本标准适
2、用于使用机器人和机器人系统的开放式通信系统 而该机器人或机器人系统是依据 模型与通信网络相连的 引用标准 下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时 所示版本均 为有效所有标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨 使用下列标准最新版本的可能性 信息处理系统开放系统互连基本参考模型 工业机器人术语和图形符号 信息处理系统开放系统互连服务约定 信息处理系统开放系统互连抽象语法记法规范 工业自动化系统制造报文规范第部分 服务定义 工业自动化系统制造报文规范第部分 协议规范 信息处理系统开放系统互连文件传送 存取和管理 信息处理系统开放系统互连关联控制服务元素的服务定义 信
3、息处理系统开放系统互连关联控制服务元素的协议规范 工业机器人坐标系和运动 操作型工业机器人安全 定义 本标准采用下列定义 通用定义 本标准采用第章及和中已定义的术语 专用定义 本地控制 是一个布尔值 它指出对于远程操作能或不能引起服务器状态的变化 若本地控制是 真则远程操作不能改变服务器的状态 注此定义适用于伴同标准 但与所定义的含义不同 使能运动 是一个布尔值 若此值为真则表示对一个机器人臂控制程序的有效指令的存在将导致 机器人臂的运动 远程操作 通过通信网络使用服务进行操作的数据采集或控制 机器人臂 当在本标准中使用时 指的是一个操作机和末端执行器及其动力源以及控制操作机的控制程序 机器人
4、系统控制器 机器人的整个控制系统 由 单个 任务程序及用于控制 单或多个 机器人臂和 单或多个 辅助装 置的 单或多套 控制程序组成 注本标准的术语 机器人 即 工业机器人 步 一个任务程序执行的基本元素它可包含也可不包含机器人的运动 注步的概念取决于机器人的编程语言 缩略语 在本标准的正文中使用了下述缩略语 关联控制服务元素 应用服务元素 抽象语法表示法 条件参数 一致性构造块 确认 伴同标准 国际标准草案 文件传送 存取和管理 指示 输入 输出 国际标准 代理 机械接口坐标系 制造报文规范 开放系统互连 协议数据单元 协议执行程序一致性语句 请求 应答 选择 技术报告 用户任选参数 虚拟制
5、造装置 机器人应用描述 制造配置 一般考虑 在本标准第章中所定义的一致性类别与其被使用时的配置无关在此条款中所描述的配置仅起 指导作用 是为了对作为本标准基础的基本原理的深入了解实际的配置能够同时展现几种配置的特 性 在远程通信环境中 一个节点被认为是客户 另一个节点被认为是服务器一个与机器人连接的主 机被认为是机器人的客户 主机通常给机器人以命令并监控机器人的功能 机器人相对于主机被 认为是服务器在机器人通过通信通道与智能周边设备 诸如夹持器 视觉系统等装置 或其他机 器人相连接的情况下 此机器人相对于这些装置被视为客户 本标准所描述的各个装置之间的连接为逻 辑连接 虽然操作盘和示教盒能够被
6、用于直接操作机器人 但在上述的意义中 由于它们没有通过通 信通道与机器人连接 因此不认为它们是客户然而 可以认为它们是机器人服务器的一部分 当客户与机器人进行通信时 本标准没有对客户的配置规定任何硬性要求 只要客户有能力把适当 的请求发送到机器人和接收来自机器人的应答 配置 一机器人服务器 单客户 本配置是由一个客户 即主计算机 和一个机器人所组成 见图客户控制机器人或与其进行通 信联络客户或主机把请求发送到机器人或服务器 对此 机器人必须应答机器人可包含其本身的诸 如视觉和夹持器控制等子系统 这些子系统不通过来直接控制 也不属于配置 一 的范围 在配置 一 的简单执行程序中 仅需要一个关联在
7、较复杂的执行程序中 可以有多个共存 的关联 例如 为了增加通流量 在主机和机器人之间使用了两个关联 图机器人服务器 单客户 配置 二一个机器人服务器 多个客户 在配置 二 中 机器人是服务器 但有多个客户 见图由于任何客 户 主机 都能初始化一个关 联 因此 要求机器人 服务器 部分能对多个共存的关联进行支持 一个多客户配置要求有一个取得和放弃机器人控制权的机制 没有这种能力 就没有方法去防止两 个以上的客户同时企图控制机器人 图机器人服务器 多个客户 此种配置的一个例子是一个实施机器人控制的主机及一个作为更大系统一部分用以监控机器人的 第二主机 配置 三机器人客户 在配置 三 中 机器人是一
8、个或多个装置的客户 见图该机器人同时也可能如配置 一 和配置 二 所示 对一个或多个主机而言 又是一个服务器机器人在客户身份中 要求能起请求启动器的作 用 而不仅是一个应答器 本标准仅定义作为客户的系统和各个作为各服务器的机器人之间的交互作用 并不定义与其他装 置如视觉系统 夹持器等的交互作用 此类交互作用只能由基于这些装置的要求来定义 此类配置的一 例是一个作为客户的机器人对作为文件服务器的另一个系统 图机器人客户 配置 四同层对同层 在配置 四 中 几台机器人被认为是同层的 并且都能起客户和服务器两种作用 见图在此配 置中 每个机器人含有客户和服务器两重身份 图同层对同层 机器人专用模型
9、机器人物理模型 总则 本标准描述了一个机器人系统的抽象模型 为了从通信通道的角度描述机器人的活动能力 需要有 该模型的各种属性实际的机器人系统可能有比在此描述的更多的特性但也不要求机器人系统具有 在本标准中所描述的全部属性 一个机器人系统是由一个或多个机器人臂以及一个机器人系统控制器组成还有若干与机器人臂 协调作用的辅助装置 它们是从机器人臂中物理地和逻辑地分离出来的 特别是各种安全联锁就是此类 辅助装置之一种 其中急停按钮可视为一个组件 机器人臂 机器人臂子系统 机器人系统的中心要素是由操作机及其动力源 机器人臂控制程序和末端执行器组成的机器人臂 本标准的集中点是机器人臂的远程操作及与其一起
10、的辅助装置的协调控制 操作机是由一组机械连杆和关节组成 每个连杆与其相关连的关节一起组成机器人的一个轴 关节 是由一个被机器人臂控制程序所控制的驱动器所驱动机器人臂的控制程序被认为是由两个主要部分 组成 一个是伺服机构 一个是路径规划器 在本标准中 已建模的机器人臂所具有的特性 同样地影响着伺服机构和路径规划器子系统为了 实施机器人的任务 了解操作机的关节数目和每个关节的特性是必要的为了正确地操作机器人系统 必须了解实际的校准状态 已校准 未校准或正在校准 和电源状态 臂电源开 关 在一个机器人臂中 信息流程可描述如下 见图 任务程序生成操作机的编程的位姿 然后 编程的位姿被传送到路径规划器的
11、子系统中 该系统生成以关节值表示的指令状态 然后 把该指令状态输入到驱动操作机的伺服机构子系统中 图信息流程 路径规划器 路径规划器子系统接收来自任务程序的指令 或来自其他的局部资源并且把这些请求转成一个 计时的成组的伺服机构指令使操作机运动 实际上 路径规划器是负责把所要求的操作机的路径转换成 适当的伺服机构指令 而其路径是由工具中心点的速度或位置来表示的 为了以惯用的方式来表示这些 运动 引入一组坐标系来描述机器人臂这将在中加以详细说明 路径规划器是负责监控操作机运动的某些特性 并使用期望值来修改 其中值得注意的是工具中心 点速度和加速度的控制 编程速度通常是将指令输入到路径规划器而形成的
12、速度路径规划是来自机器人系统控制器的任 务程序编程速度通常是由任务程序所建立的工具中心点的速度 速度系数是一种适用于改变操作机速度的超限增值系数 速度系数将改变操作机的编程速度 因此 整个操作机的运动 由任务程序所支配的 能够以某个速度来实施 该速度可由被编程速度均匀地进行 上下调节 编程加速度通常是把指令输入到路径规划器而形成的加速度路径规划是来自机器人系统控制器 的任务程序编程加速度通常是由任务程序所建立的工具中心点的加速度 加速度系数是适用于改变操作机的加速度的一个超限增值系数加速度系数将改变操作机的编程 加速度 因此整个操作机的运动 由任务程序控制的 能够以某个加速度来实施 此加速度可
13、由编程加速 度均匀地进行上下调节 路径规划器的附加属性包括一组输入和输出值 路径规划器的输入值描述了包含位置 速度和加速 度的以欧基里德空间来表示的操作机的编程状态路径规划器的输出值描述了以关节空间表示的操作 机的指令状态 机器人臂伺服机构 机器人臂伺服机构子系统是由一组连接的伺服机构组成操作机每个关节都有一个操作机的关 节可以是转动类型或是滑动类型 每个关节可以单独地校准 有一个行程的上下限 每个关节有一套制 动机构及一组与构成机器人臂运动链中其他关节有关的连杆参数 每个关节由一个伺服机构所控制 伺 服机构把控制信号送到关节驱动器 并且从关节传感器取得反馈信息 伺服机构发出指令以驱动关节到
14、一个预定值 并且监控由它运行的实际值 辅助装置 机器人辅助装置是与机器人任务相关的子系统 它是直接由机器人系统控制器控制的 辅助装置的 控制并入到机器人任务控制器中在辅助装置控制中使用的信息 例如辅助装置的专用参数 是机器人 任务总参数不可缺少的一部分辅助装置的控制能够被一个或多个机器人程序来实现 注辅助装置的实例有安全联锁 焊接控制器 喷涂系统 水喷射系统 视觉系统 传感器和夹持器等 机器人坐标系 约定 本标准所使用的坐标系有绝对坐标系 机座坐标系和机械接口坐标系 在中描述了这些 已标准化的坐标系为了帮助了解本标准 在和中描述了另外两种机器人坐标系 对 于整个制造操作 绝对坐标系建立了一个固
15、定的参照框架 并且通常用于工位布局此坐标系的定义一 般是由用户来制定 机座坐标系建立在机器人安装平面处 通常由机器人制造厂给出 机械接口坐标系 是一个依附于操作机最后杆件上的运动着的坐标系该杆件确立了末端执行器相对于机座坐标系的位 置 除已标准化的坐标系外 引入了两个经常使用的坐标系 即工具坐标系和用户坐标系工具坐标系 用于定义机器人工具 末端执行器 的位置 用户坐标系用于替代机座坐标系供机器人臂作为参照框架 图表示各种机器人坐标系的约定 图机器人坐标系 工具坐标系 工具坐标系的原点是由实施者所定义的位于机器人工具上的点和轴线是由实施者所定 义且相互垂直轴线是由右手定则确定的 在工具坐标系内的
16、一个物体由坐标变换来表示其中 表示沿着坐标轴线的位移 表示沿着坐标轴线的位移 表示沿着坐标轴线的位移 表示绕着坐标轴反时针方向旋转 表示绕着坐标轴反时针方向旋转 表示绕着坐标轴反时针方向旋转 坐标变换遵循右手定则正负号方向的约定 用户坐标系 用户坐标系的原点是实施者所确定的点和轴是实施者确定的 并且互相垂直轴 是由右手定则确定的 在用户坐标系内的一个物体由其坐标的变换来表示 其中 表示沿坐标轴的位移 表示沿坐标轴的位移 表示沿坐标轴的位移 表示绕坐标轴反时针方向旋转 表示绕坐标轴反时针方向旋转 表示绕坐标轴反时针方向旋转 坐标变换遵循右手定则正负号方向约定 坐标系变换 在描述机器人运动的过程中
17、 必须描述空间物体的任意位置和姿态上面所述的任一坐标系 都能 够作出这种描述 就某些坐标系而论 一个物体位置和姿态的说明相当于从参考坐标系转换成嵌入在物 体中的坐标系的说明因此 在机器人运动数学中 变换起着很大作用 上面所描述的五种坐标系 其中四种常常是用作描述其他物体时的参照坐标系 而工具坐标系是嵌 入在物体中的坐标系 而该物体需要知道位置和姿态 本标准标识了坐标系的五种变换 这些变换是用 于描述机器人系统部件的动力学的相互关系他们是 机座坐标系相对于绝对坐标系的变换 机械接口坐标系相对于机座坐标系的变换 用户坐标系相对于机座坐标系的变换 工具坐标系相对于用户坐标系的变换 工具坐标系相对于机
18、械接口坐标系的变换 机器人专用功能 控制系统 机器人系统控制器 机器人系统的一个基本部件是机器人系统控制器 它代表了支配机器人操作的智能 机器人系统的 控制器通常是通过采用多用途计算机运行一个或多个计算机程序来实现 但也可用其他的方法来实现 在以计算机为基础的方式中 下位计算机在使用的控制功能可能比机器人控制功能更多 但本标准只涉 及计算机的与机器人操作有关的功能在此处机器人操作的涵义包括为完成机器人功能所需的全部辅 助装置的操作 集成单元控制器是功能超出本标准范围的此类计算机系统的一例 作为其操作的一部分 它直接指 挥机器人活动 机器人控制的协调 在许多情况下 能由多点控制机器人的操作 引入
19、通信设备则增加了另一种潜在的控制点 为了排 除在控制中的冲突设定机器人具有唯一地对一个控制点的控制赋值方法 此控制赋值起互 斥信志作用 机器人操作状态 机器人操作状态图 如图中的描述 机器人系统由一个有限状态自动化装置来建模 图机器人操作状态 图中转移编号的说明 装载某些任务程序被装入机器人系统控制器中 清除由机器人系统控制器中移去任务程序 赋值已准备好一个已装载的任务程序以供执行 去值赋值的反面 程序开始机器人进入状态 执行结束机器人运动被停止且机器人被返回到状态 程序复位一个已暂停的机器人被返回到状态 暂停机器人已临时停止运动 继续暂停的机器人返回到状态 清除 异常终止除任务程序未执行完成
20、外 其他与清除同 清除 舍弃除任务程序未开始外 其他与清除同 应急动作将机器人置入要求手动介入的状态 机器人操作状态说明 机器人空闲 状态对应在系统内机器人没有任务程序可用时的机器人状态当机器人刚开始供 电时 或当其完成一个任务程序执行和任务程序由系统内移去时 将发生此状态 机器人已装载 状态对应在系统内有一个或多个可用的任务程序时的机器人状态 机器人准备完毕 状态表示一个可供机器人执行的任务程序已被赋值 机器人执行 在状态中 机器人在操作 其运动是使能运动 机器人运动暂停 在状态中 运动不是使能运动机器人的任务程序可能在运行也 可能已停止 要求手动介入 在此状态中 全部运动已经停止 此时 为
21、了完成某些其他的必要活动 需要靠机器的操作者执行某 些局部动作在此局部动作后 机器人才可进入某一其他状态 机器人操作状态转移 总则 在下述对转移的说明中 假定所有这些状态的转移都可以通过本地活动出现 有些转移也能通过远 程活动实现第章描述了使用服务引起这些转移的远程活动 装载 装载转移描述了把一个任务程序装入机器人系统控制器的行为机器人系统控制器在其存储器中 可以容纳几个任务程序 当然 转移只考虑能够操作和控制机器人臂运动的任务程序若在机器人系统 控制器内无此类程序 则此转移将使机器人由状态进入状态如 果存储器中至少已有一个此类任务程序 则作为转移结果 机器人将处于状态 清除 这种转移出现在由
22、机器人系统控制器中移去一个任务程序时 若该任务程序又是最后一个或只有 该程序 则机器人处于状态否则 余留的任务程序将继续处于 状态 赋值 在实际执行中 一个潜在任务程序赋值的过程 将使机器人置于状态对于只 能包含一个任务程序的机器人 装载和赋值转移可以结合成一个单个的操作 去值 为了将机器人由状态运行到状态 需请求一个去值转移 这是赋值转移的反转 某些机器人可能出现允许由状态进行一个赋值转移 这可用 一个去值转移跟随一个赋值转移来模拟 程序开始 程序开始是机器人在运动时的基本操作 由于此转移的结果 机器人进入 状态 执行结束 作为机器人系统控制器内部局部活动的结果 机器人从状态移出进入 状态机
23、器人再次进入状态之前 需要进行一次赋值转 移 程序复位 在状态的机器人能被程序复位转移运行到状 态 暂停 暂停转移引起机器人停止其运动任务程序可以继续执行或可以停止 继续 继续转移将机器人由状态运行返回到 状态 清除 异常终止 泊星石 w w w .b x s d l .c o m 有可能从状态进行清除转移 在此情况下 异常终止了 即不正常 地结束 现行任务程序的执行 并且已赋值的任务程序被去值从机器人系统控制器中除去所有潜在的 任务程序 清除 舍弃 也有可能从状态进行清除转移在此情况中 异常终止了 即不正常地结束 现 行任务程序的执行 并且已赋值的任务程序被去值从机器人系统控制器中除去所有潜
24、在的任务程序 应急动作 由于本地或远程活动的结果 可发生应急动作转移 从任何状态进入 状态由此状态进行恢复绝不能用自动操作 且要求操作员做明显的动作 才能将 机器人转入某一其他状态 本地控制 除机器人操作状态外 机器人能够被描述为处于 正在本地控制中 或 不在本地控制中正在本 地控制中 意味着某些本地作用因素 如操作员正在控制仪表板 示教盒或其等同物上正在进行控制操 作 以确定机器人可作哪些运动或机器人可运行哪些任务程序若机器人 不在本地控制中则机器人 可照常运行任务程序 此时 任何本地作用因素都没有能力停止或修改在运行的任务程序带远程控制 器的机器人可由这种远程控制器取得对该机器人的控制权
25、任务程序执行循环和步 机器人的操作可以被分解成循环和步循环是表示经常重复一个操作序列机器人操作的每次循 环完成机器人所编程的任务循环是机器人操作的自然单元 在一次循环内 可将机器人的动作区分为更微细的动作这些微细动作被称为 步并且与机器人 的某些基本运动相对应 或与任务程序的某些基本活动或一个辅助装置的某些基本动作相对应 顺序操 作的思想是 步 的概念的基础 机器人是由系统的各元素组成的 每个元素按照时序顺序完成基本操 作并非所有的机器人系统都允许分步控制 但对那些能分成步的机器人系统 本标准提供了分步控制 的控制步骤 当机器人开始操作时 可以设置为按一个固定循环数操作 或 若以步进方式 按在
26、一个循环内的固 定步进数操作 通常后一种方式仅用于程序排错 换言之 机器人可以在操作时不计数地重复实施同一 循环 直到某个外部事件终结该过程 校准 除正常的操作外 大多数机器人都具有校准机器人轴的辅助功能 此功能按类似于正常任务程序的 方式操作 除由于校准功能的存在使机器人不处于状态外 服从图的状态图 机器人应用专用上下文映射 映射机器人模型到对象 映射步骤的说明 本章将机器人通用模型 见第章 与描述的虚拟制造装置的抽象模型建 立关系若已达到交互操作的最终目标 可将这些抽象概念应用于各种实系统中 由于本标准无法预测正在制造的或将要制造的机器人系统的各种变化 因而只对大多数机器人都 适用的抽象模
27、型和实系统的元素间建立关联提供一般性指导 映射过程是包括下列各步的多步步骤 首先构造一套真实物理系统的抽象模型 即第章制定的模型 由抽象模型构造一组抽象对象和属性 将成组的属性与抽象对象的一组属性相关联 如有必要 这种关联允许定义抽象对 象的扩展 泊星石 w w w .b x s d l .c o m 最后 将装置专用的抽象对象与抽象对象相关联 图举例说明了映射过程 图映射过程 为了适应机器人模型所有的特点制定了程序调用模型的扩展 这些扩展允许对称作 施控 和 受控 的两类程序调用间的交互配合进行说明受控程序调用用于模拟包括机器人臂控制程序在内的 物理装置控制器的操作 施控程序调用用于模拟指挥
28、机器人系统操作的专用程序调用 当一个有 几个施控程序调用存在时 在任何特定时间 只有一个程序调用被标识为被选操作的调用除了与受控 程序调用相关联的物理装置外 每个物理装置亦被映射到一个预定的定义域中 在中描述了这种映 射 机器人系统特性 单臂机器人 从建模的观点看 最简单的机器人系统是仅有一个臂的系统是与整个机器人系统 机器人 臂 机器人系统控制器以及某些辅助装置相关联 机器人臂控制程序是被作为一个与运动硬件相关的受 控程序调用来模拟的 多个联动臂的机器人 有的机器人系统使用了一个以上的臂 若一个系统具有单个的施控智能 使几个臂的运动总是以联 动方式连接 则这样一个系统可以作为单个来模拟在此情
29、况中 将存在有一个控制双臂运动的 单个施控程序调用 这种模拟是与机器人系统可见的外观无关硬件的两个分离部件能分别安装在两个场所如果两 部件的活动总是紧密地联动着 用单个来模拟才正确 多自主臂机器人 有的机器人系统在系统内同一场所采用了多臂 并且其臂的运动是自主的 也就是对于每个臂都有 一个分离的施控智能在这种情况下 系统应被作为具有多个来模拟 第二种情况是对每个受控 智能 都具有一个每个中将有一个控制着运动的单个施控程序调用 应注意上述两种情况 之间的区别 它们在很大程度上是取决于机器人系统控制器的配置 被配置的同一硬件部分既可作为一 个多个自主臂的机器人 也可作为一个多个联动臂的机器人 在此
30、情况中 对于每种配置 其对应模型将 是不同的 辅助装置 操作辅助装置的任务是同机器人臂控制程序以协调的方式来进行 并且可被认为是一单施控任务 的一部分它们被模拟为附加的受控程序调用 机器人 机器人属性模型 给定与机器人系统的关联 即定义了描述机器人的附加属性 除给定 以外因为的基本特征是机器人臂和辅助装置的协调控制 因此 在中标识了提供该控制 的施控程序调用 在其执行进程中 施控程序调用将产生输出 该输出将用于对受控程序调用进行输入 机器人操作状态取决于硬件的状况 无论运动是否是使能运动由一组受控程序调用来表示 并取 决于被选施控程序调用的状态 见 对象 所有被定义的属性 属性违反安全联锁 属
31、性机器人操作状态 属性任何物理资源通电 属性全部物理资源已校准 属性本地控制 属性被选施控程序调用的引用 机器人属性说明 违反安全联锁 此属性是布尔型 它指出安全联锁的状态若该属性值是从机器人系统持续复位后 则说 明违反了安全联锁安全联锁复位的方法是一个本地事务 机器人操作状态 此属性是在中所描述的机器人系统的状态在中定义了该属性对物理装置以及对 施控程序调用状态的相互关系 任何物理资源通电 此属性是布尔型 它指出是否已经对任何物理资源供电此属性对系统中每个 物理资源是一个类似原始属性的逻辑 或 全部物理资源已校准 此属性是布尔型 它指出是否系统中具有校准属性的物理资源有等于 的值 见和 本地
32、控制 此属性是布尔型 它指出是否某些局部作用因素正在对系统中任何物理资源 保持控制保持控制表示具有引起改变物理资源动作的能力及表示该资源的属性本地控制 能反 映出是操作员还是某些自动化步骤 哪一个远程地掌握了控制要求 如果本地控制是控制可以归于某些远程作用因素这种状况并能反映出机器人的运行除 任务程序外 没有其他的直接控制条件 本地控制属性值 机器人状态逻辑状态三者是相互联系的 表举例说明了这些属性 之间的相互关系 表本地控制 本地 控制 机器人操作 状态 逻辑状态 是任意状态 或 或 否 要求手动介入 或 或 任何其它状态任意 注当在本地控制时状态能继续变化 然而 如何发生状态变化是一个本地
33、事务 被选施控程序调用 该属性标识控制机器人操作的被选程序调用该程序调用表示已赋值的任务程序 见 该程序调用的控制属性等于见并已通过使用 选择操作 见被选择若没有这种被标识的程序调用 则此属性应具有值 映射到域的机器人特定对象 总则 按本标准的模型 机器人是由一组表示机器人臂 或多个臂 和辅助装置的物理资源组成 每个物理 资源或资源组应被映射到表示该资源的域中每个域应该有与资源的控制 资源的电源状态相关的属 性 并且可以有一个指示资源校准状态的属性 机器人臂的标准化域应与机器人臂的资源相关联 或在多臂的情况下 一个域与每个臂均相关 域 在其定义内应包括全部周边元件这些元件通常是机器人臂的一部分
34、 由单独程序控制的辅助装置应该由单独的预定义域来模拟特别是安全联锁需由一个此类域来模 拟 对于所有数据报告服务 即读服务这些域应仅限于基本资源 对于影响控制或装置状态变化的服 务 其关系应由的本地控制属性来调节 对于域 不定义扩展 机器人特定对象的属性应该由在域内定义的特定域的有名变量对象来 实现在第章中描述了这种有名变量对象的命名标准 机器人臂资源 机器人臂属性模型 一个机器人臂包含臂的全部元素 臂通常由机器人控制程序所控制 机器人臂对象的属性可从运动 学和控制的观点描述机器人臂 该属性模型仅包含对机器人进行远程操作所要求的属性任何实际的机器人具有很多未包含在本 标准中的属性 对象机器人臂
35、属性本地控制 属性装置供电 属性装置校准 属性使能运动 属性关节数整数 属性机座坐标系绝对坐标系位姿 属性伺服机构 属性机械接口坐标系机座坐标系位姿 属性有序关节描述表 属性关节类型 属性校准 属性关节制动器 约束关节制动器 属性制动器合 属性上限浮点 属性下限浮点 属性关节伺服 属性实际关节值浮点 属性路径规划器 属性用户坐标系机座坐标系位姿 属性期望的工具坐标系用户坐标系位姿 属性速度系数浮点 属性编程速度浮点 属性加速度系数浮点 属性编程加速度浮点 属性末端执行器 属性标识符编号 属性工具描述符 属性工具坐标系机械接口坐标系位姿 注通常机器人术语认为一个轴表示一个关节和一相关联的连杆连杆
36、信息是本地事务对本抽象模型而言 关节 和轴是同义的 本地控制 此属性是布尔型 它指出机器人臂是否处于本地控制中 装置供电 此属性是布尔型 它指出是否已对机器人臂供电 装置校准 此属性表示机器人臂作为整体是否已校准若全部关节已被校准 则该属性有值 若任何关节正在校准 则有值否则就是 使能运动 此属性是布尔型 它指出若一个有效的指令信号出现在路径规划器时 机器人臂 或其任何部分 是 否将产生运动仅当使能运动属性是时 机器人臂才可以自主地运动 关节数 此属性是整数型 它指出机器人臂关节数 机座坐标系绝对坐标系 此属性是位姿型 它指出机座坐标系相对于绝对坐标系的变换值 伺服机构 机械接口坐标系机座坐标
37、系 此属性是位姿型 它指出机械接口坐标系相对于机座坐标系的变换的实际值 它取自于实际的关节 值属性和执行程序专用参数 有序关节描述表 关节类型 此属性指出关节机构是转动还是滑动 校准 此属性指出关节是还是 关节制动器 此属性是布尔型 它表示制动器对该关节是否存在如果制动器存在 关节制动 是则属性 制动器合 存在制动器合 属性为布尔型 它表示制动器是否 使用于制止运动 上限 此属性是浮点型 它指出关节行程的上限 下限 此属性是浮点型 它指出关节行程的下限 关节伺服实际关节值 此属性是浮点型 它指出关节参数的实际值该值是直线位置或是角度位置则取决于关节类型 路径规划器 用户坐标系机座坐标系 此属性
38、是位姿型 它指出用户坐标系相对于机座坐标系的变换值 期望的工具坐标系用户坐标系 此属性是位姿型 它指出工具坐标系相对于用户坐标系的期望的位姿值 速度系数 此属性是浮点型 它标识路径规划器编程速度输入所采用的超限速度系数 编程速度 此属性是浮点型 它标识在机器人程序中已设定的机械接口坐标系相对于机座坐标系的编程速度 的幅值 加速度系数 此属性是浮点型 它标识路径规划器编程加速度输入所采用的超限加速系数 编程加速度 此属性是浮点型 它标识在机器人程序中已设定的机械接口坐标系相对于机座坐标系的编程加速 度的幅值 末端执行器 标识符编号 此属性是对象标识符型 它唯一地标识在一定的集合内所有末端执行器中
39、的一个末端执行器 工具描述符 此属性提供了末端执行器的内容描述 工具坐标系机械接口坐标系 此属性是位姿型 它指出工具坐标系相对于机械接口坐标系的变换值 机器人辅助装置资源 辅助属性模型 从机器人臂资源分离出的所有物理资源均作为辅助装置资源来模拟辅助装置对象描述了物理资 源的属性 对象辅助装置 属性本地控制 属性装置供电 属性装置校准 本地控制 此属性是布尔型 它表示辅助装置资源是否为本地控制 装置供电 此属性为布尔型 它表示是否已对辅助装置供电 装置校准 此属性指出作为一个整体 辅助装置资源是否被校准若实际辅助装置无须进行校准 则此属性不 存在 映射到程序调用的机器人特定对象 机器人专用程序调
40、用 程序调用模型的概念可扩展为包容在同一中两个相关程序调用的相互配合在这样一对相 互配合的程序调用中 一个程序调用被称为施控程序调用 另一个被称为受控程序调用将两个程序调 用模拟为具有一个交互处理通信通道 通过该通道 它们传送报文以提供数据及过程的同步除引起程 序调用状态改变外 此报文对远程用户是不可见的 这两种程序调用类型间的关系是 多 对 一 的关系 一个施控程序调用能控制多个受控程序调用 一个受控程序调用在任何特定时间只能被一个施 控程序调用控制 程序调用对象模型的扩展 给出的程序调用模型需由下列属性来扩展 对象程序调用 属性全部属性 属性错误代码整数 属性控制 约束控制 属性受控程序调
41、用引用表 属性程序定位字符串 属性运行方式 约束运行方式 属性保持循环计数整数 约束运行方式 属性保持步进计数整数 约束控制 属性施控程序调用的引用 错误代码 此属性是整数型 它标识程序调用执行的最终错误记录 零表示无错误记录 与此属性复位的方法 相同 其他值的意义也是本地事务 控制 此属性表示程序调用是否被规定为与其他的程序调用相耦合而正在控制中 或 耦合后程序调用是否正常地接收由其他程序调用 施控程序调用 来的控制信息若 两种情况都不适用 则此属性值应为 当两个程序调用以此方式耦合时 对被施控程序调用接收的 开始 和 恢复 服务请求 服务指示能 够引起与施控程序调用耦合的受控程序调用的状态
42、转移 见和施控程序调用的报 告结果能够包含反映在受控程序调用上服务请求效果的信息 目的是将一个指挥机器人活动的任务程序的执行与施控程序调用相关联 并将一个物理装置的硬 件控制程序操作与受控程序调用相关联 这就允许在两类程序调用间操作的逻辑异步 这是机器人操作 所需的一个特征 可有三种方式去停止机器人 即停止机器人臂控制程序 当没有移动指令生成时 停止 能直接停止臂的任务程序以及停止整个系统 见 一个施控程序调用能够控制几个受控程序调用 例如是一个预定义的受控程序调用 工 具管理或一个正在使用中的辅助装置可用另一个受控程序调用来模拟这两个程序调用可能同时被同 一施控程序调用所控制 该施控程序经常
43、是一个用户写入程序 注也可以不使用施控及受控程序调用对象在某些应用中 有关机器人臂可使用在建立正常程序调用过程中的引 用域表内包含域来表示已经足够了可是 这样做就使停止任务程序和停止机器人臂运动间的区别能力受到 妨碍 受控程序调用的引用表 当程序调用的控制属性等于时 此属性才存在 这是一个对其他程序调用的引用 表 该程序调用具有其控制属性值等于并且其控制程序调用的引用属性为本控制程 序 此表可以为空 程序定位 此属性是字符串型 只有当程序调用具有其控制属性等于时才存在 此属性的使 用是执行程序的任选 当使用时 程序定位属性的格式在中 见描述若该属性存在 它标识 当程序调用处于状态时正被执行或将
44、被执行的程序调用源代码的行 运行方式 此属性只有当程序调用具有其控制属性等于时才存在 若存在 它表示程序调用 执行是如何管制的 如果此属性的值是自由运行程序调用将保持在状态 直到某些本地的或远程的事件出现而引起其停止执行若此属性的值是有限循 环则显式计数器保持有一个包含被执行的循环数 当该计数器达到零时 程序调用停止执行并返回到 状态对于支持这种方式的执行程序 此属性可以取值有限步数而当程序 调用开始或恢复时 应给定执行步数当被执行的步数已被减少到零 则施控程序调用应自动转入 状态此方式通常只用于排除故障在中 见需表明执行程序是否支持 运行方式 保持循环计数 此属性为整数型 它是程序调用保持被
45、执行的循环数若程序调用不是循环计数方式 则此属性不 必规定 保持步进计数 此属性是整数型 它是当运行方式处于有限步数时 保持被执行的步数除非程序调用为 有限步数 运行方式 则此属性不必规定 施控程序调用的引用 只有当控制属性值是时 此属性才存在 若存在 它指出对该程序调用充当施控程 序调用的程序调用被引用的程序调用应具有控制属性值等于并且应在其受控程序 调用属性的引用表中包含对此受控程序的调用的引用如若没有这样的程序调用存在 此属性值应是 未受控 程序调用状态图的扩充 对于控制属性等于的程序调用 机器人调用状态图 见中 应被扩充状态被细分以说明施控程序调用的可被或不被选择在图中给出了 状态图
46、图状态图 编号在以下的转移指的是被描述在中中的转移 在本图中增加的转移 是 选择指示 选择应答 选择应答 选择指示 参数淘汰 选择应答 选择应答 机器人操作状态和 总则 机器人操作模型 见第章 的主要状态是与机器人臂的以及能运动的辅助装置的运动参数有关 并和控制机器人臂的被选施控程序调用有关被反映到状态的装置集合不需要包括机器人系统 的所有装置 但是必须包括机器人臂的安全联锁执行者应在中提供包括在状态中的装置 的专用表在下面的状态说明中 术语 机器人在运动 表示在这套装置中任何一个装置在运动 机器人操作状态模型与元素间的相互关系是取决于这些状态是如何被引入的 此模型亦适 用于局部方式影响转移时
47、 第章中的机器人操作状态模型和机器人臂 辅助装置和控制它们的程序调 用等状态间的相互关系如下所述 机器人空闲 状态 在中机器人没有施控程序调用被选程序调用引用 的属性值为 程序调用具有施控程序调用引用属性等于否则完全可操作 不空 闲 机器入已装载 状态 在中机器人有一个或多个施控程序调用被选程序调用引用的属性值为 程序调用具有施控程序调用引用属性等于 机器人准备完毕 状态 被选程序调用引用的属性具有一施控程序调用的引用值程序调用对施控程序调 用的引用属性 引用了在状态中同一程序调用 机器人执行 状态 机器人已处于操作中 运动是使能运动 并且臂可能正在动作由被选程序调用引用的属性 所引用的程序调
48、用是处于状态或状态 机器人动作暂停 状态 机器人已经停止运动 由被选程序调用引用的属性所引用的程序调用是处于状 态或状态 要求手动介入 状态 在本状态中 机器人已停止运动的逻辑状态是 不得改变状态允许有限服务 或 允许支持服务的物理状态是必须试运 转的其他属性状态是本地事务 机器人操作状态转移说明 总则 本条款描述与机器人操作状态模型 见图转移相对应的服务序列服务与机器人操 作状态模型之间的相互关系取决于被选程序调用 被属性引用的程序调用 是通过建立程 序调用服务动态建立的 还是在机器人系统控制器中预先存在并已定义的 可由服务步骤完成如 下状态转移 装载 若机器人并不包含一个预定的其控制属性值
49、等于的程序调用 则机器人将通过 建立一个控制属性等于的程序调用 从状态运行到 状态所使用的服务是 建立程序调用若机器人含有一个预定的控制属性值等于 的程序调用 则机器人在通电时将直通到状态 而不发生此项转 移 在后一种情况中 机器人也可直通到状态注意 当此类程序调用建立时 亦可 能域已先期建立并装载 在机器人状态图中 并不反映这个过程 清除 通过用 删除程序调用 服务删除 施控程序调用机器人的运行由状态既可 保持状态不变 也可转入状态 如果有多个 施控程序调用 存在 在后一个程序调用被 删除前 每次删除 机器人仍留在状态最后一个 程序调用 的删除 将使机器人 返回到状态复位 服务也能引起此项转
50、移 此项转移只在以前发生过装载转移时才发生亦应注意对程序调用组成部分的域随后发生的删除 对机器人操作状态图没有影响 赋值 如果机器人不包含一个预定的施控程序调用的 程序调用 和由的被选程序调用引用属性所 引用的 程序调用则机器人将通过选择一个控制它的 程序调用 的步骤 由状 态转入状态该被选程序调用的控制属性值应等于所采用的 服务是 选择 服务 若预定的 程序调用 存在 且被的被选程序调用引用属性所引用 则机 器人将在通电时直接进入状态 并且将不发生此项转移 去值 机器人是通过选弃 由被选程序调用引用属性所引用的施控程序调用而由 状态被转入状态的 所用的服务是给定参数为空的 选择 服务 见 当