【仿真动画】ABB IRB 8700 机器人搬运（ruckig在线轨迹生成）动画欣赏

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场景

动画

一、IRB 8700简介

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 二、动画脚本重点分析

2.1  sim.moveToPose

通过在两个 poses 之间执行插值，使用 Ruckig 在线轨迹生成器生成对象运动数据。该函数可以通过处理 4 个运动变量（x、y、z 和两个姿势之间的角度）或单个运动变量（t，需要指定一个度量来计算两个姿势之间的距离）来操作。该函数只能从线程中运行的脚本调用，因为这是一个阻塞操作

float[7]/float[12] endP/endM, float t = sim.moveToPose(int flags, 
                                                       float[7]/float[12] currentP/currentM, 
                                                       float[] maxVel, float[] maxAccel, 
                                                       float[] maxJerk, 
                                                       float[7]/float[12] targetP/targetM, 
                                                       func/string callback, auxData, 
                                                       float[4] metric = nil, 
                                                       float timeStep = 0)

Arguments 参数

  • flags: Ruckig flags. -1 for default flags.
    标志：Ruckig 标志。-1 表示默认标志。

  • currentP/currentM: the start pose, specified via a pose [x y z qx qy qz qw] or transformation matrix [Vx0 Vy0 Vz0 P0 Vx1 Vy1 Vz1 P1 Vx2 Vy2 Vz2 P2]
    currentP/currentM：起始姿势，通过姿势 [x y z qx qy qz qw] 或变换矩阵 [Vx0 Vy0 Vz0 P0 Vx1 Vy1 Vz1 P1 Vx2 Vy2 Vz2 P2] 指定

  • maxVel: the maximum allowed velocity. If metric is specified, then this is an array of size 1, otherwse an array of size 4. If sim.ruckig_minVel is specified in flags, then this array should contain twice as many values, first the values for the maximum velocity, then the values for the minimum velocity.
    maxVel：允许的最大速度。如果指定了 metric，则这是一个大小为 1 的数组，否则为大小为 4 的数组。如果在标志中指定了 sim.ruckig_minVel，则该数组应包含两倍的值，首先是最大速度的值，然后是最小速度值。

  • maxAccel: the maximum allowed acceleration. If metric is specified, then this is an array of size 1, otherwse an array of size 4. If sim.ruckig_minAccel is specified in flags, then this array should contain twice as many values, first the values for the maximum acceleration, then the values for the minimum acceleration.
    maxAccel：允许的最大加速度。如果指定了 metric，则这是一个大小为 1 的数组，否则为大小为 4 的数组。如果在标志中指定了 sim.ruckig_minAccel，则该数组应包含两倍的值，首先是最大加速度的值，然后是最小加速度值。

  • maxJerk: the maximum allowed jerk. If metric is specified, then this is an array of size 1, otherwse an array of size 4.
    maxJerk：允许的最大加加速度。如果指定了 metric，则这是一个大小为 1 的数组，否则为大小为 4 的数组。

  • targetP/targetM: the goal pose, specified via a pose [x y z qx qy qz qw] or transformation matrix [Vx0 Vy0 Vz0 P0 Vx1 Vy1 Vz1 P1 Vx2 Vy2 Vz2 P2]
    targetP/targetM：目标姿势，通过姿势 [x y z qx qy qz qw] 或变换矩阵 [Vx0 Vy0 Vz0 P0 Vx1 Vy1 Vz1 P1 Vx2 Vy2 Vz2 P2] 指定

  • callback: a callback function that will be called for each movement step. The arguments provided to the callback function are: currentPose/currentMatrix, currentVel, currentAccel, auxData.
    回调：每个移动步骤都会调用的回调函数。提供给回调函数的参数有：currentPose/currentMatrix、currentVel、currentAccel、auxData。

  • auxData: random data that will be forwarded to the callback function.
    auxData：将转发到回调函数的随机数据。

  • metric: an optional metric, used to compute a pose-pose distance. If metric is None/nil, the movement calculation happens in the 4-dimensional space (x,y,z,angle), otherwise it happens in the 1-dimensional space (t).
    metric：可选的度量，用于计算位姿-位姿距离。如果 metric 为 None/nil，则运动计算发生在 4 维空间 (x,y,z,angle) 中，否则发生在 1 维空间 (t) 中。

  • timeStep: the desired time step size. A value of 0 indicates that the current simulation time step will be used.
    timeStep：所需的时间步长。值 0 表示将使用当前模拟时间步长。

Return values 返回值

  • endP/endM: the pose at the end of the movement, specified via a pose [x y z qx qy qz qw] or transformation matrix [Vx0 Vy0 Vz0 P0 Vx1 Vy1 Vz1 P1 Vx2 Vy2 Vz2 P2]
    endP/endM：运动结束时的位姿，通过位姿 [x y z qx qy qz qw] 或变换矩阵 [Vx0 Vy0 Vz0 P0 Vx1 Vy1 Vz1 P1 Vx2 Vy2 Vz2 P2] 指定

  • t: the leftover time in current simulation step, i.e. the remaining time that was not used for movement.
    t：当前模拟步骤的剩余时间，即未用于运动的剩余时间。

2.2 逆运动学求解

建立4个机器人运动学的IK组，作为auxData成员传递给自定义函数moveToPose，在自定义函数中传递给函数 sim.moveToPose的回调函数，回调函数中调用simIK.handleGroup处理所有逆运动学组的求解并设置{syncWorlds=true}将IK组的处理结果同步到仿真场景。以下依次为ik组1-4.

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5ab4d60b3318018f33e6584f0e9ae105.jpeg

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2.3 吸盘仿真

初始化函数中设置了吸盘是否为无限吸力、设置了最大拉力、最大剪切力，最大剥离扭矩。

传感函数中监控模型的自定义数据块吸盘状态：吸合-激活或释放-非激活，进行不同处理。当非激活时，重置dummy l 与l2重合，父对象为吸盘。当激活时，判断父对象是否为吸盘，如果为吸盘说明没有吸物体，此时通过接近传感器获取要吸合的物体，将dummy l绑定到物体上，并关联l 和l2 ；如果已经吸合物体，读取力传感器，判断是否需要有条件的释放物体，比如超出最大拉力、超出最大剪切力，任意方向的扭矩超过最大剥离扭矩。满足释放条件，就地释放物体。 同时在传感函数中实时检测仿真状态是否为“正在停止的最后一步”，如果是，则重置l与l2重合，父对象恢复为吸盘。

2.4 机器人Tip的速度曲线和加速度曲线

因为Tip的速度可直接获得，可直接用于绘制速度曲线图。加速度曲线图六需要通过 sim.setGraphStreamTransformation设置 sim.stream_transf_derivative，此时直接将速度值传递给加速度曲线即可。

参考网址：

https://new.abb.com/products/robotics/zh/robots/articulated-robots/irb-8700

https://search.abb.com/library/Download.aspx?DocumentID=3HAC052852-001&LanguageCode=en&DocumentPartId=&Action=Launch

https://library.e.abb.com/public/8b7f0d10fde0465c817d18e2e7664d37/IRB8700_datasheet_CN%20Rev%20D.pdf

作者陈晓永：智能装备专业高级工程师，软件工程师。机器人自动化产线仿真动画制作

The End

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