倍福TwinCAT(贝福Beckhoff)应用教程13.2 TwinCAT控制松下伺服 NC自定义直线插补

对于MOVEJ的关节运动来说，我们只关心每个电机的角度（只需要考虑多个电机协同开始运动和结束运动，关键是对每个电机加速度均一化，从而一起跑一起停，这部分内容可以参考机器人学导论以获取更加详细的说明），我们要注意整个的流程是更新关节位置（MOVEJ）=>更新TCP（正解）=>更新关节速度和TCP速度

且由于正解是唯一的，在主程序的每个周期都要执行(当然你也可以不在主程序每个周期都执行，放在MoveUpdate里面也可以，不管执行何种运动都刷新一次正解)

 

对于MOVEL的TCP运动来说，我们只关心末端的位置和姿态（只需要考虑末端能否到目标位置，关键是求逆解，并把每个周期逆解对应的关节位置传递给电机，从而实现末端动，所有轴跟着联动的效果，同样可以参考机器人学导论研究更复杂的情况）。我们要注意整个的流程是更新TCP位置（MOVEL）=>更新关节位置（逆解）=>更新关节速度和TCP速度

且由于逆解不一定要做，只在MOVEL的时候才会执行，并且即便执行也是划归为跟MOVEJ一样的流程（MOVEUpdateDATA）,更新数据之前判断关节位置，速度是否超过限制

 

对于两轴的直线模组来说比较简单，只有XY两个自由度，不涉及姿态，但是算法的流程和含义却是一样的。可以添加监控捕捉每个关节的位置和TCP的位置在启停的时候是否平滑（在本例中只有表示设备关节位置的theRadius和表示设备TCP位置的posRPYRadius两个数组是重要的，核心的）。点动的按钮都是会相互影响的，JOG关节会影响TCP位置，JOGTCP会影响关节位置。当然在直线模组中每个自由度是独立的，比如X的自由度只受J1电机控制（电机的角度算上丝杠导轨或者减速机，等比例的映射为多少mm，甚至可以测量得到简单结论）

J0：36CM=>72弧度

-45 弧度=>27    弧度

J1：40CM=>80弧度

-40 弧度=>40    弧度

因此可以简单认为每个模组每个关节1弧度运动量对应了X或者5mm的偏移（用弧度表示比较简洁，更多时候我们不关心电机的具体角度，只关心这个输出部分是多少）

 

要充分理解化归的思想，X和Y的点动本质上都是直线运动的一种，比如X+就是目标的Y不变，X给一个很大的值，然后执行直线运动。不管是JOG，还是回原点，还是弹出面板输入目标位置然后运动，本质都是同样的，只不过执行的目标位置和执行的流程有所区别。

 

虽然是直线插补，但是依然有很多讲究，比如启动过程可以直接按给定的速度，加速度进行孤立点位的计算（实际上就是等分直线段，每个PLC周期要求TCP到达孤立的直线段即可），还有一种方法是启动过程TCP的步子越来越大（想象人百米加速启动，也是越走越快，加速到指定速度之后再保持匀速）。再比如停止的时候还是可以分成多种情况讨论，再次只是简单演示了梯形加速和S形加速两种情况，停止的时候沿用了MOVEJ的关节停止，所以本质上末端TCP停止不再是保持直线，可以继续优化。

 

为了虚拟和真实模式的统一，在停止的时候也只采集虚拟的关节位置和关节速度（这两个虚拟的变量也可能是真实的，如果在真实模式下就从真实的驱动器获取）

 

由于是自定义的算法，我们无法从绝对运动模块中获取是否运动完毕，但是其实也可以自己写这样一个模块（执行的过程中不断判断是否当前位置和目标位置很接近，比如接近到一定范围之后就认为到位了），如果要在几个点来回运动，则必然需要等前面运动结束才能开始下一个运动。

最后虽然定义了MOVEJ和MOVEL运动方法，但是本质上绘制的轨迹却都是直线，因为关节和TCP是一个简单正比例关系（如果是串联纯转动结构的机器人，MOVEJ绘制的是空间不规则弧线，而MOVEL则保持TCP轨迹为直线）。MOVEJ由于不考虑求逆，所以大部分情况下可以获得比MOVEL更加平滑的轨迹和电机启停效果。

 

 

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