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前言本标准是根据国际标准化组织和国际电工委员会工业自动化系统制造报文规范第部分机器人伴同标准而制定的在技术内容上与该国际标准等效在编写格式上符合我国标准标准化工作导则第一单元第一部分标准编写的基本规定目次按章列出第章范围按的要求重新进行了内容和条款的组织并删除了国际标准中那些说明在本标准中不规定和不标识的内容的句子第章引用标准按的规定进行编写先列出国家标准后列出国际标准并按顺序编排第章原文定义的术语共条本标准删去了与中相重复的条第条中原文有的提法因与机器人术语及功能测试时的提法不同故改为工具中心点第条
2、图中坐标轴方向与不一致本标准作了相应的修改目前虽已提出了两个修改件草案因未正式发布故本标准其余章条的内容此版不作更改和补充在附录的最后国际标准为索引在本标准中改为中英对照并删去一些重复的词通过对该国际标准的等效采用促使我们全面理解标准的内容更好地贯彻和实施本标准从而促使我国机器人和机器人系统的开发和应用使之在生产中产生更大的经济效益根据的规定保留了该国际标准的前言和引言本标准是工业自动化系统制造报文规范的第部分前两部分已转化成我国标准其余部分正在转化中其名称如下第部分服务定义第部分协议规范第部分机器人伴同标准第部分数控伴同标准第部分可编程控制器伴同标准第部分过程控制伴同标准本标准从年月日起实施
3、本标准的附录都是提示的附录本标准由全国工业自动化系统标委会提出本标准由机械部北京机械工业自动化所归口并起草本标准主要起草人胡景镠郝淑芬沈重重前言国际标准化组织和国际电工委员会共同组成世界范围标准化体系作为或成员的国家团体通过这两个组织所设置的从事各自领域内技术活动的技术委员会参与国际标准的制定工作和各技术委员会在共同感兴趣的领域内互相合作其他与和有联系的政府间的和民间的国际组织也参与了此工作在信息技术领域内和已建立了一个联合技术委员会由联合技术委员会正式通过的国际标准草案在国家团体中进行投票至少要有参加投票的国家团体的同意才能作为国际标准出版国际标准是由工业自动化系统和集成联合技术委员会制定的
4、在总标题工业自动化系统制造报文规范下由下列部分组成第部分服务定义第部分协议规范第部分机器人伴同标准附录和仅作为资料性附录引言本标准用于使用机器人和机器人系统的开放通信系统该机器人或机器人系统是依据模型与通信网络互连的本标准认可机器人对于一些装置可充当控制器客户这些装置包括与机器人相连接的视觉系统和夹持器等与这些装置通信的客户一致性本标准未进行定义应由该装置的伴同标准来定义与这些装置通信的一致性要求或由和来定义本标准定义了当机器人使用于具有多客户网络中的一致性要求并采用在中定义的方法来描述报文本标准给出了几种一致性类别的说明其中包括一个基本类别基本类别被作为机器人的最低限的一致性来考虑这些机器人
5、是作为网络的主计算机或客户装置的从设备或服务器而连入的基本类别形成了机器人在这些类型网络中的一致性的内核所有其他的一致性类别将被附加到基本类别上本标准亦给出了包括通用模型中未定义的协议元素的抽象语法表示法在内的机器人专用服务和协议本标准认可机器人对与其相连的诸如视觉系统和各种夹持器等的装置充当控制器并标识这种方式中进行通信的要求但并不标识机器人起客户作用时服务和协议的一致性要求这些一致性要求由预定与机器人通信的那些装置的伴同标准来标识要求与某些标准一起使用这些标准能实现所定义的信息处理系统中开放系统互连所需的系统性和统一性的规定因此被置于模型的应用层内它规定了扩展信息系统网络所要求的应用服务元
6、素和协议该网络是供自动化工厂环境的可编程控制装置使用的由所定义的服务是通用的供各个伴同标准引用但每个伴同标准面向一个更专用的应用类别本标准考虑到任何时刻机器人都要安全操作在中规定了机器人的安全要求在本标准中所描绘的全部机器人动作都是在安全标准中许可的本标准的实施只需要最低限的包括在第章中的执行程序该章引用了和的一致性要求为了正确地实施本标准机器人和机器人系统的实施者对应有全面的理解并应对本标准所确定的建模服务和协议有充分的理解机器人及机器人系统的用户应接受本文件中有关服务和建模的章条的指导本标准所采用的术语机器人即中所定义的操作型工业机器人当在本标准中使用术语机器人时通常是指操作机以及为了机器
7、人实施任务所需的控制系统和辅助设备装置传感器或通信链图表示了在本标准中描述的机器人系统的各个元素由于中的定义只描述了具有单臂的机器人系统而本标准亦考虑了可协调操作的多臂机器人因为此术语已经通用化术语机器人系统控制器应包括系统的多个机器人臂可能有多个的控制程序的单任务程序操作的各种服务指的是在中所定义的抽象服务协议指的是在中所定义的协议图机器人系统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
8、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
9、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
10、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造装置机器人
11、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
12、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
13、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
14、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
15、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
16、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
17、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
18、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
19、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
20、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
21、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
22、描述机器人运动的过程中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械接口坐标系的变换机
23、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
24、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
25、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
26、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
27、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
28、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
29、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
30、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
31、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机器人系
32、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
33、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
34、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
35、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
36、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
37、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
38、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
39、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
40、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
41、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
42、在一定的集合内所有末端执行器中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用程序调用模型的概念可
43、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
44、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
45、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
46、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事件出现而引起其停止执行若此属性的值是有
47、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
48、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
49、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
