浅谈工业机器人的运动停止

德系的工业机器人系统中,对于机器人停止运动,定义了3种模式,比如 KUKA 的工业机器人分别定义了 Stop 0 ,Stop 1,Stop 2 (*注1)。这种定义模式是与机器人的机械结构和电气结构相关联的。 对于此,读者应该先了解工业机器人上伺服电机的结构,以及伺服电机驱动器(放大器)的供电模式。前面 LT 有篇文章介绍了  ABB Robot 电机连接结构 ,机器人的摩擦制动主要靠伺服电机里面的刹车 (Brake) 机构。一旦刹车释放,伺服电机轴的转动就会受到阻力。(如右图,黑色部分代表刹车,蓝色部分为电机转子,工作时两者分离,摩擦制动时两者贴合摩擦。)

而对于伺服电机驱动器的供电模式,工业机器人电气系统的典型结构是串联两个接触器,而这两个接触器的吸合放开控制,由机器人的安全电路模块来控制。

再看如何使运动的机器人停止运动,方法1、 通过驱动器,使电机减速;2、直接切断驱动器供电,释放电机刹车,靠刹车片摩擦来制动。(是不是有点类似汽车驾驶的制动,一种可以用发动机来制动,一种可以打开离合,用脚刹来制动。)

所以两种制动方法结合起来,就组成了机器人的运动停止模式。

  1. Stop 0 直接切断驱动器供电,同时释放刹车。
  2. Stop 1 先驱动器控制减速制动,然后再切断驱动器供电,同时释放刹车。(KUKA是1秒后切断电源 *注2)
  3. Stop 2 只通过驱动器减速制动,不切断驱动器供电,不释放刹车。

考虑一下,对于机器人运动轨迹的影响?答案显而易见的,Stop 0 的停止模式,运动是不受控的,所以机器人停止时,TCP 可能偏移了路径;而Stop 1 和 Stop 2 的模式,运动是受驱动器减速控制的,机器人停止时,TCP 会停在路径上。

P.S.
为什么要介绍这个呢?因为在工业设备使用过程中,安全是个很重要的话题,Bruce (于仁颇黎) 在他的blog中多次提到过安全问题。了解了工业机器人的运动停止模式,那么我们就可以更好的规划现场布局和编制工业机器人程序。在后面的文章,LT 将会用到本文所提到的知识点,敬请期待。

* 注1 :   参考《库卡系统软件 5.2、5.3、5.4 最终用户操作及编程指南》page13~14
* 注2 :  当驱动器制动超时时,会启用stop0

扩展阅读:

  • ABB:Difference btw Autostop (AS) & General Stop(GS) of safety board
    http://www.robot-forum.com/robotforum/abb_robot_forum/difference_btw_autostop_as_general_stopgs_of_safety_board-t6815.0.html
  • SImulate Emergency Stop (ABB RobotStudio)
    http://www.robotstudio.com/forum/forum_posts.asp?TID=4969

 

4 thoughts on “浅谈工业机器人的运动停止

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