包邮工业机器人力觉视觉控制高级应用

第1篇 力觉控制在工业机器人上的应用

第1章　力觉控制在工业机器人上的应用范围 / 2

1.1　机器人现场应用出现的问题 / 2

1.2　什么是力觉控制功能 / 2

1.3　力觉控制技术规格及技术术语 / 2



第2章　力觉控制器的硬件配置及连接 / 4

2.1　机器人及力觉控制系统的构成 / 4

2.2　力觉控制器产品型号及构成（1F-FS001-W200 ） / 4

2.3　力觉控制器的技术规格 / 5

2.3.1　力觉控制器各部位名称 / 5

2.3.2　力觉控制器的技术规格 / 5

2.4　力觉传感器技术规格 / 6

2.5　力觉传感器的安装 / 7

2.5.1　适配器安装 / 7

2.5.2　传感器安装 / 7

2.5.3　安装角度 / 8

2.6　连接与配线 / 8

2.6.1　力觉控制器与机器人控制器的连接 / 8

2.6.2　力觉传感器与力觉控制器的连接 / 9

2.6.3　电源的连接 / 9



第3章　力觉控制的坐标系及参数设置 / 10

3.1　坐标系的定义 / 10

3.1.1　力觉坐标系（机械接口） / 10

3.1.2　力觉坐标系（工具） / 10

3.1.3　力觉坐标系（直交） / 11

3.1.4　力觉传感器坐标系 / 11

3.2　初始参数的设置 / 12

3.2.1　初始参数一览 / 12

3.2.2　力觉控制器识别参数 / 12

3.2.3　校正参数的设置 / 13

3.2.4　力觉传感器允许值 / 16

3.2.5　力觉控制补偿限制 / 17

3.2.6　力觉传感器数据滤波器设定 / 17

3.2.7　力觉传感器*小控制力设定 / 17

3.3　连接设定的检查与确认 / 18

3.3.1　确认力觉传感器通信数据 / 18

3.3.2　确认力觉传感器的安装及坐标系校准 / 18



第4章　力觉控制的相关指令及状态变量 / 20

4.1　力觉控制指令 / 20

4.1.1　力觉控制功能启动指令——Fsc On / 20

4.1.2　Fsc Off / 22

4.1.3　FsGChg / 22

4.1.4　切换控制特性指令——FsCTrg / 23

4.2　力觉控制的状态变量 / 24

4.2.1　状态变量一览表 / 24

4.2.2　设置/存储当前使用的“力觉控制坐标系”——M_FsCod0、M_FsCod1 / 25

4.2.3　设置/存储当前各轴的力觉控制模式——P_FsMod0、P_FsMod1 / 26

4.2.4　设置/存储当前各轴的刚度系数——P_FsStf0、P_FsStf1 / 26

4.2.5　设置/存储当前各轴的阻尼系数——P_FsDmp0、P_FsDmp1 / 27

4.2.6　设置/存储各轴的“作用力指令值”——P_FsFCd0、P_FsFCd1 / 28

4.2.7　设置/存储“速度指令值”——P_FsSpd0、P_FsSpd1 / 28

4.2.8　设置/存储各轴的“模式切换判定值”——P_FsSwF0、P_FsSwF1 / 29

4.2.9　P_FsGn0、P_FsGn1 / 30

4.2.10　设置/存储“作用力检测设定值”—— P_FsFLm0、P_FsFLm1 / 30

4.3　力觉检测功能指令 / 31

4.3.1　力觉检测指令一览表 / 31

4.3.2　定义一个“Mo 组合条件”——Def MoTrg / 31

4.3.3　设置“Mo 组合条件”的有效/无效指令——SetMoTrg / 32

4.4　力觉检测功能的状态变量 / 33

4.4.1　与力觉检测功能有关的状态变量 / 33

4.4.2　“Mo 组合条件”状态——M_MoTrg / 33

4.4.3　判定“作用力当前值”是否超过“检测设定值”——M_FsLmtS / 34

4.4.4　表示“实际值的变化状态”——P_FsLmtR / 34

4.4.5　表示 “实际值”是否超过“设定值”——P_FsLmtX / 35

4.4.6　表示“实际值”第1 次超过“检测值”时的位置—— P_FsLmtP / 35

4.4.7　表示超过“检测设定值”时的“作用力实际数据”——P_FsLmtD / 36

4.4.8　表示“作用力实测数据*大值”——P_FsMaxD / 36

4.4.9　“当前作用力”实测数值——P_FsCurD / 37

4.4.10　力觉指令位置——P_FsCurP / 37

4.4.11　表示力觉控制的ON/OFF 状态——M_FsCSts / 38

4.5　力觉日志功能指令 / 38

4.5.1　与力觉日志功能有关的指令 / 38

4.5.2　数据采集指令——FsLog On / 38

4.5.3　数据采集结束指令——FsLog Off/ 39

4.5.4　FsOutLog / 39

4.6　其他指令 / 40

4.7　样例程序 / 42

4.7.1　样例程序1 / 42

4.7.2　样例程序2 / 43

4.7.3　样例程序3 / 44

4.7.4　样例程序4 / 47



第5章　力觉控制中的作用力控制 / 48

5.1　作用力控制的种类 / 48

5.1.1　作用力控制 / 48

5.1.2　刚度控制 / 48

5.1.3　位置控制 / 48

5.1.4　补偿 / 48

5.2　力觉控制功能有效/无效指令 / 49

5.3　控制模式及控制特性概述 / 49

5.3.1　“控制模式/控制特性”技术参量的定义 / 50

5.3.2　力觉控制坐标系 / 51

5.3.3　力觉控制模式 / 52

5.3.4　刚度系数 / 52

5.3.5　阻尼系数 / 52

5.4　控制特性 / 53

5.4.1　作用力指令值 / 53

5.4.2　速度指令值 / 53

5.4.3　模式切换判定值 / 54

5.4.4　力觉控制增益 / 55

5.4.5　作用力检测设定值 / 55

5.5　传感器数据清零 / 55

5.6　改变控制特性的指令 / 56

5.6.1　更改“控制特性”指令——FsGChg / 56

5.6.2　根据“Mo 组合条件”执行切换“控制特性”的指令——FsCTrg / 56

5.7　应用案例 / 57

5.7.1　应用案例1——作用力控制 / 58

5.7.2　应用案例2——“速度优先模式”与“作用力模式”的切换 / 59

5.7.3　刚度控制 / 60

5.7.4　控制特性变更1 / 61

5.7.5　控制特性变更2（Mo组合条件） / 63



第6章　力觉检测 / 65

6.1　概述 / 65

6.2　Mo 组合条件 / 66

6.3　作用力检测状态 / 66

6.3.1　M_FsLmtS / 66

6.3.2　P_FsLmtR / 66

6.4　数据锁存 / 66

6.5　数据（储存） / 66

6.6　应用案例 / 66

6.6.1　应用案例1 / 66

6.6.2　应用案例2 / 67

6.6.3　应用案例3 / 69



第7章　力觉日志功能及应用 / 71

7.1　力觉日志采集的数据对象和技术指标 / 71

7.2　力觉日志功能相关参数的设置 / 72

7.3　采集力觉数据的指令 / 73

7.4　力觉数据的传送 / 73

7.5　应用案例 / 74

7.5.1　传送应用案例1 / 74

7.5.2　传送应用案例2 / 75



第8章　力觉控制的相关参数 / 77

8.1　力觉功能关联参数 / 77

8.2　参数设置 / 79

8.2.1　初始参数设置 / 79

8.2.2　控制模式参数设置 / 79

8.2.3　控制特性参数设置 / 80

8.2.4　力觉日志参数设置 / 82



第9章　示教操作 / 83

9.1　使用示教单元能够执行的力觉控制功能 / 83

9.1.1　力觉控制 / 83

9.1.2　作为力觉监视器 / 87

9.1.3　接触检查 / 88

9.1.4　使用案例 / 90

9.2　示教操作 / 92

9.2.1　关于示教位置的注意要点 / 92

9.2.2　使用案例（示教操作） / 94



第10章　工程应用案例 / 97

10.1　零部件装配 / 97

10.2　相位对准推入 / 98



第11章　力觉控制中故障检测与报警 / 101

11.1　报警一览表 / 101

11.2　报警及对策的详细说明 / 102

11.3　力觉控制单元的报警 / 107

11.4　机器人故障及对策 / 108



第2篇 视觉控制在工业机器人的应用

第12章　视觉控制在工业机器人的应用 / 110

12.1　概述 / 110

12.2　前期准备及通信设置 / 110

12.2.1　基本设备配置及连接 / 110

12.2.2　通信设置 / 111

12.3　工具坐标系原点的设置 / 113

12.3.1　操作方法 / 113

12.3.2　求TOOL 坐标系原点的程序TLXY / 114

12.4　坐标系标定 / 114

12.4.1　前期准备 / 114

12.4.2　坐标系标定步骤 / 114

12.5　视觉传感器程序制作 / 116

12.6　视觉传感器与机器人的通信 / 116

12.7　调试程序 / 116

12.8　动作确认 / 118

12.9　与视觉功能相关的指令 / 118

12.10　视觉功能指令详细说明 / 118

12.10.1　NVOpen（Network vision sensor line open） / 118

12.10.2　NVClose——关断视觉传感器通信线路指令 / 120

12.10.3　NVLoad——加载程序指令 / 121

12.10.4　NVPst——启动视觉程序获取信息指令 / 122

12.10.5　NVIn——读取信息指令 / 125

12.10.6　NVRun——视觉程序启动指令 / 126

12.10.7　NVTrg——请求拍照指令 / 126

12.10.8　P_NvS1～P_NvS8 ——“位置型变量” / 127

12.10.9　M_NvNum——状态变量(存储视觉传感器检测到的工件数量的状态变量) / 128

12.10.10　M_NvOpen——状态变量(存储视觉传感器的连接状态的状态变量) / 128

12.10.11　M_NvS1～M_NvS8——视觉传感器识别的数值型变量 / 129

12.10.12　EBRead（Easy Builder Read） ——读数据指令（康奈斯专用） / 130

12.11　应用案例 / 132

12.11.1　案例1：抓取及放置工件 / 132

12.11.2　案例2：工件安装 / 136



第13章　工业机器人的视觉追踪功能及应用 / 139

13.1　概述 / 139

13.1.1　什么是追踪功能 / 139

13.1.2　一般应用案例 / 139

13.1.3　追踪功能技术术语和缩写 / 140

13.1.4　可构成的追踪应用系统 / 140

13.2　硬件系统构成 / 141

13.2.1　传送带追踪用部件构成 / 141

13.2.2　视觉追踪系统部件构成 / 141

13.2.3　传送带追踪系统构成案例 / 142

13.2.4　视觉追踪系统构成案例 / 143

13.3　技术规格 / 144

13.4　追踪工作流程 / 144

13.5　设备连接 / 145

13.5.1　设备连接 / 145

13.5.2　编码器电缆与控制器的连接 / 146

13.5.3　抗干扰措施 / 147

13.5.4　与光电开关的连接 / 147

13.6　参数的定义及设置 / 148

13.7　追踪程序结构 / 149

13.7.1　传送带追踪程序结构 / 149

13.7.2　视觉追踪程序结构 / 149

13.8　A程序——传送带运动量与机器人移动量关系的标定 / 150

13.8.1　示教单元运行A程序的操作流程 / 151

13.8.2　设置及操作 / 152

13.8.3　确认A程序执行结果 / 153

13.8.4　多传送带场合 / 153

13.8.5　A 程序流程图 / 153

13.8.6　实用A 程序 / 154

13.9　B程序——视觉坐标与机器人坐标关系的标定 / 155

13.9.1　示教单元的操作 / 155

13.9.2　现场操作流程 / 156

13.9.3　操作确认 / 158

13.9.4　实用B程序 / 158

13.9.5　2D——标定操作 / 159

13.10　C程序——抓取点标定 / 159

13.10.1　用于传送带追踪的程序 / 159

13.10.2　用于视觉追踪的C程序 / 162

13.11　1#程序——自动运行程序 / 165

13.11.1　示教 / 165

13.11.2　设置调节变量 / 165

13.11.3　1# 程序流程图 / 168

13.11.4　实用1#程序 / 173

13.12　CM1程序——追踪数据写入程序 / 179

13.12.1　用于传送带追踪的程序 / 179

13.12.2　用于视觉追踪的CM1 程序 / 180

13.13　自动运行操作流程 / 186

13.14　追踪功能指令及状态变量 / 187

13.14.1　追踪功能指令及状态变量一览 / 187

13.14.2　追踪功能指令说明 / 188

13.15　故障排除 / 191

13.15.1　报警号在9100～9900 的故障 / 191

13.15.2　其他故障报警 / 192

13.15.3　调试故障及排除 / 193

13.16　参数汇总 / 196



第3篇 附加伺服轴在机器人系统中的应用

第14章　机器人附加轴的功能及技术规格 / 198

14.1　什么是“附加轴功能” / 198

14.2　附加轴功能的系统构建示例 / 198

14.3　附加轴功能 / 199

14.4　附加轴功能技术规格 / 200

14.5　术语 / 200



第15章　连接及配线 / 202

15.1　使用前对产品的确认 / 202

15.2　机器人CPU和伺服驱动器的连接 / 202

15.3　伺服驱动器和伺服电动机的连接示例 / 204



第16章　伺服系统设置 / 205

16.1　伺服驱动器的设置 / 205

16.2　伺服驱动器的参数设置 / 205



第17章　机器人附加轴的设置、操作、指令说明 / 207

17.1　参数的说明 / 207

17.1.1　参数一览 / 207

17.1.2　伺服轴在机器人系统中的连接位置及参数的对应关系 / 208

17.1.3　参数详细说明 / 209

17.1.4　使用线性伺服电动机 / 212

17.2　连接的检查和确认 / 213

17.3　使用机器人附加轴 / 214

17.3.1　上电 / 215

17.3.2　使机器人附加轴动作 / 215

17.3.3　设置原点 / 216

17.3.4　创建程序 / 216

17.3.5　执行程序 / 216

17.3.6　结束 / 216

17.4　机器人附加轴的操作说明 / 217

17.4.1　制动器ON/OFF / 217

17.4.2　原点设置 / 217

17.4.3　伺服的ON/OFF / 217

17.4.4　JOG 操作 / 217

17.4.5　位置变量的操作 / 218

17.4.6　附加轴的 MDI(Manual Data Input) 手动数据输入 / 218

17.4.7　运行 / 219

17.4.8　停止 / 220

17.4.9　报警复位 / 220

17.5　机器人附加轴的指令说明 / 220

17.5.1　关于插补指令 / 220

17.5.2　机器人附加轴（行走轴）的同步控制 / 221

17.5.3　设置位置变量 / 224

17.6　机器人附加轴的系统构建示例 / 224

17.6.1　行走轴系统 / 224

17.6.2　程序编制 / 227



第18章　“用户机械轴”的设置、操作、指令说明 / 229

18.1　“用户机械轴”的参数设置 / 229

18.2　参数的说明 / 229

18.2.1　参数一览 / 229

18.2.2　伺服轴的连接及其在参数中的位置 / 230

18.2.3　伺服轴参数的详细说明 / 231

18.2.4　使用线性伺服电动机时的参数设置 / 236

18.3　连接的确认 / 237

18.4　手动操作“用户机械轴” / 238

18.4.1　接通电源 / 238

18.4.2　使“用户机械轴”动作 / 238

18.4.3　设置原点 / 239

18.4.4　创建程序 / 241

18.4.5　执行程序 / 241

18.4.6　结束 / 241

18.5　“用户机械轴”的操作说明 / 241

18.5.1　制动器解除 / 241

18.5.2　位置变量的操作 / 241

18.5.3　运行 / 242

18.5.4　停止 / 242

18.6　“用户机械轴”的指令说明 / 242

18.6.1　关于位置变量 / 242

18.6.2　关于指令 / 243

18.7　“用户机械轴”的系统构建 / 245

18.7.1　旋转台系统 / 245

18.7.2　多轴的系统 / 251



第19章　附加轴使用中的故障报警及排除 / 258

19.1　附加轴常见故障的处理方法 / 258

19.2　报警故障一览 / 258



第20章　伺服系统的技术规格及选型 / 260

20.1　伺服系统的基本性能指标 / 260

20.2　控制模式及性能指标 / 262

20.2.1　位置控制模式 / 262

20.2.2　速度控制模式 / 262

20.2.3　转矩控制模式 / 262

20.2.4　保护功能 / 262

20.3　基本功能说明 / 262

20.4　伺服驱动器与伺服电动机组合使用 / 264



第21章　伺服系统连接及配线 / 265

21.1　主电源回路/控制电源回路接线 / 265

21.2　接通电源的步骤 / 266

21.3　位置控制模式接线图 / 267

21.3.1　接线说明 / 267

21.3.2　信号详细说明 / 268

21.4　速度控制模式 / 271

21.4.1　概述 / 271

21.4.2　设置 / 272

21.5　转矩控制模式 / 273

21.5.1　概述 / 273

21.5.2　设置 / 273

21.6　位置/速度控制切换模式 / 276

21.7　速度/转矩控制工作模式 / 277

21.8　转矩/位置控制切换模式 / 277

21.9　报警发生时的时序图 / 278

21.10　带电磁制动器的伺服电动机 / 279

21.11　接地 / 282



第22章　伺服驱动器输入输出信号及配线 / 283

22.1　输入信号 / 284

22.2　对输入信号的详细说明 / 285

22.3　输出信号 / 288

22.4　对输出信号的详细说明 / 288

22.5　第2类输入信号 / 289

22.6　第2类输出信号 / 290

22.7　电源端子 / 290

22.8　I/O端子使用详细说明 / 290

22.8.1　开关量输入输出 / 291

22.8.2　脉冲输入 / 291

22.8.3　脉冲输出 / 292

22.8.4　模拟量输入 / 293

22.8.5　模拟量输出 / 293



第23章　伺服系统的参数 / 294

23.1　参数组分类 / 294

23.2　基本参数 / 295

23.3　增益及滤波器参数 / 303

23.4　速度控制和转矩控制模式使用参数 / 313

23.5　定义输入输出端子功能的参数 / 327



第24章　伺服系统的调试 / 333

24.1　伺服调试的理论基础 / 333

24.1.1　伺服系统调试的“三环理论” / 333

24.1.2　伺服系统的一般调节方法 / 334

24.1.3　速度控制特性及整定 / 334

24.1.4　位置控制特性及整定 / 335

24.1.5　过象限误差 / 335

24.2　通用伺服系统的调试 / 336

24.2.1　调试模式的选择 / 336

24.2.2　各调节模式功能概述 / 337

24.3　自动调整模式下的调试方法 / 338

24.3.1　自动调整模式1 / 338

24.3.2　自动调整模式2 / 339

24.3.3　自动调整模式的动作 / 339

24.3.4　调试注意事项 / 340

24.3.5　自动调整模式的调整顺序 / 340

24.3.6　伺服系统响应性设置 / 341

24.4　手动模式的调试方法 / 342

24.4.1　速度控制模式的调整 / 342

24.4.2　位置控制模式的调整 / 344

24.5　插补模式的调试方法 / 345

24.5.1　相关参数 / 345

24.5.2　调整顺序 / 346



第25章　消除振动的方法 / 347

25.1　可能发生的振动类型 / 347

25.2　滤波器的设置和使用 / 348

25.2.1　机械系统共振的处理对策——消振滤波器设置 / 348

25.2.2　高频共振的处理对策——高频消振滤波器设置 / 350

25.2.3　滚珠丝杠类振动及处理对策 / 351

25.2.4　工件振动及支架晃动的处理对策 / 352

25.2.5　对工件振动支架晃动的处理对策2——指令型陷波滤波器 / 355



参考文献 / 358