ur机器人赋值位姿变量
机器人的位姿描述与坐标变换
0
1
0
⎥ ⎥
⎢⎣− sinθ 0 cosθ ⎥⎦
Zi Zj
θ
θ Xi
Xj
Yi Y j
⎡cosθ − sinθ 0⎤
j i
R(Zi
,θ
)
=
⎢⎢sinθ
cosθ
0⎥⎥
⎢⎣ 0
0 1⎥⎦
Zi Zj
θ
Xi Xj
Yj
θ
Yi
⎡1 0
0⎤
j i
R(
X
i
,θ
)
=
⎢⎢0
cosθ
−
sinθ
⎥ ⎥
⎢⎣0 sinθ cosθ ⎥⎦
￥ ￥假设机器人的连杆和关节都是刚体￥ ￥
位置矢量
⎡x0 ⎤
P o '
o
=
⎢ ⎢
y0
⎥ ⎥
⎢⎣ z0 ⎥⎦
Z b Z'
O' Y' t n X' O
X Y
姿态矢量
O' O
R
=
[
O' O
X
OO'Y
⎡cos(∠X ' X )
O' O
Z
]3×3
=
⎢ ⎢
cos(∠X
'Y
)
⎢⎣cos(∠X ' Z )
单位主矢量
cos(∠Y ' X ) cos(∠Y 'Y ) cos(∠Z ' Z )
cos(∠Z ' X )⎤
cos(∠Z
'Y
)
⎥ ⎥
cos(∠Z ' Z ) ⎥⎦
姿态矩阵R的特点：
机器人编程常用的四大语言介绍
机器人编程常用的四大语言介绍伴随着机器人的发展，机器人语言也得到了发展和完善，机器人语言已经成为机器人技术的一个重要组成部分。
机器人的功能除了依靠机器人的硬件支撑以外，相当一部分是靠机器人语言来完成的。
早期的机器人由于功能单一，动作简单，可采用固定程序或者示教方式来控制机器人的运动。
随着机器人作业动作的多样化和作业环境的复杂化，依靠固定的程序或示教方式已经满足不了要求，必须依靠能适应作业和环境随时变化的机器人语言编程来完成机器人工作。
下面就来了解一下常见的机器人编程语言吧！VAL语言一、VAL语言及特点VAL语言是美国Unimation公司于1979年推出的一种机器人编程语言，主要配置在PUMA和UNIMATION等型机器人上，是一种专用的动作类描述语言。
VAL语言是在BASIC语言的基础上发展起来的，所以与BASIC语言的结构很相似。
在VAL的基础上Unimation公司推出了VALⅡ语言。
VAL语言可应用于上下两级计算机控制的机器人系统。
上位机为LSI-11/23，编程在上位机中进行，上位机进行系统的管理；下位机为6503微处理器，主要控制各关节的实时运动。
编程时可以VAL语言和6503汇编语言混合编程。
VAL语言命令简单、清晰易懂，描述机器人作业动作及与上位机的通信均较方便，实时功能强；可以在在线和离线两种状态下编程，适用于多种计算机控制的机器人；能够迅速地计算出不同坐标系下复杂运动的连续轨迹，能连续生成机器人的控制信号，可以与操作者交互地在线修改程序和生成程序；VAL语言包含有一些子程序库，通过调用各种不同的子程序可很快组合成复杂操作控制；能与外部存储器进行快速数据传输以保存程序和数据。
VAL语言系统包括文本编辑、系统命令和编程语言三个部分。
在文本编辑状态下可以通过键盘输入文本程序，也可通过示教盒在示教方式下输入程序。
在输入过程中可修改、编辑、生成程序，最后保存到存储器中。
在此状态下也可以调用已存在的程序。
(优选)机器人位姿描述详解.
R
B
p
A B
R
B
p
A p C p A pCo
Ap
A B
R
B
p
A pBo
24
旋转部分 平移部分
三、齐次坐标和齐次变化
齐次坐标
a P b
c
直角坐标
x
P
y z
齐次坐标
非零的比例因子
a x
b y
c z
25
1）点的齐次坐标：
P x y z T
0
P 2 3 4 1T , P 4 6 8 2T
5
2、方位的描述
为了规定空间某刚体B的方位，设一坐标系{B}与此刚 体固连。用坐标系{B}的三个单位主矢量 , xB, y相B 对zB 于{A}的方向余弦组成的3x3矩阵来表示刚体B相对于 坐标系{A}的方位。
BAR AxB A yB AzB
r11 r12 r13
A B
R
r21
r22
r23
A p BAR B p cos( yA, xB )
cos( yA, yB )
cos(
yA
,
zB
)
pBy
18
cos(zA, xB ) cos(zA, yB ) cos(zA, zB ) pBz
绕一个坐标轴旋转的转动矩阵
ZA ZB
q q
XA
X
B
1）RX
YB YA
ZA ZB
ZA ZB
q
已知点P在B坐标系的坐标：
B P [x B y B zB ]T
求点P在A坐标系的坐标：
AP [x A y A zA ]T
15
ZB
ZA
机器人运动学-1位姿表示,坐标变换 第五讲 数理基础共27页
（3）一般求法
若
nx ox ax px
T
n
y
oy
ay
p
y
nz 0
oz 0
az 0
pz 1
则
nx ny nz p n
T1 ox oy oz p o
a0x
ay 0
az 0
p a
1
p p x p y p z T , n n x n y n z T , o o x o y o z T , a a x a y a z T
二、坐标变换
1.平移坐标变换 坐标系{A}和{B}
具有相同的方位,但 原点不重合.则点P在 两个坐标系中的位置 矢量满足下式:
APBPAPB0
二、坐标变换
2.旋转变换 坐标系{A}和{B}
有相同的原点但方位 不同,则点P的在两个 坐标系中的位置矢量 有如下关系：
APB ARBP
BPBARAP B ARB AR1B ART
例4.1 已知坐标系{B}的初始位姿与{A}重合，首先{B}
相对于{A}的ZA轴转30°，再沿{A}的XA轴移动12单位， 并沿{A}的YA轴移动6单位。求位置矢量APB0和旋转矩阵 BAR。设点p在{B}坐标系中的位置为BP=[3,7,0]，求它 在坐标系{A}中的位置。
0.8660.5 0
12
B ARR(z,30 0)0.5 0.8660;ApB06
二、坐标变换
P
3.复合变换
yB
yC
BP
xB
yA
AP
OB
xC
APBO zC
OA
xA
zB
zA
坐标系A和C之间是平移变换关系 APCPAPC0
机器人的位姿运动学
PAB (Bx Ax )i ( By Ay ) j ( Bz Az )k
ax P b y cz
x
P
cz by ax
y
【空间向量的表示】
Application of a scale factor
Makes the matrix 4 by 1 Allows for introducing directional vectors
S 1 0 0 C 0
Representation of Combined Transformations
【复合变换的表示】
1. 2.
Example:
Rotation of degrees about the x-axis, Followed by a translation of [l1,l2,l3] (relative to the x-, y-, and z-axes respectively), Followed by a rotation of degrees about the y-axis.
nx n F y nz 0
ox oy oz 0
ax ay az 0
px py pz 1
【齐次变换矩阵】
3. 变换的表示 Representation of Transformations
当空间的坐标系（向量、物体或运动坐标系）相对于固定的参考坐 标系运动时，这一运动可以用类似于表示坐标系的方式来表示。
z
Axis
px pn p y l1 l2 po cos pa sin pz l3 l4 po sin pa cos
机器人现场编程-变量的定义
JT5
0.000
JT6
0.000
0.000 0.000
变化吗? （放弃请按 RETURN 键）↵
>
输入新值，各值之间以逗号为分隔： xxx，xxx，xxx， xxx， xxx， xxx
位姿变量的三种定义方法-监控指令定义
示 例2：使用关节位移值（改变一个已定义变量的值）
>POINT #pose↵ JT1 10.000 JT2 20.000 JT3 30.000 JT4 40.000 JT5 50.000 JT6 40.000
变化吗? （放弃请按 RETURN 键）↵
>
位姿变量的三种定义方法-监控指令定义
2）POINT指令用另一个已定义的位姿变量来定义一个位姿，或通过终端输入 数值来定义它。
示 例1：使用关节位移值 (定义一个新的、未定义过的变量) >POINT #pose ↵
JT1
JT2
JT3
0.000
JT4
0.000
位姿变量的三种定义方法-使用复合变换值
说 明：
1. 不要改变相对变换值表达式中的变换值变量的顺序。 例如，如果变换值变量“b”被定义为相对于变换值变量“a”，表达式 应该为“a+b”，而不是“b+a”。
2. 上例中的位姿数据“object”和“pickup”被定义为了相对于其他位 姿数据。因此，不要使用“JMOVE object”或“LMOVE pickup”指令， 除非确信它在程序中的目的和影响。
变化吗? （放弃请按 RETURN 键）↵ 输入要改变的值：
30，，，，20 ↵
将 JT1 和 JT5 的值改变为 30 和 20。
位姿变量的三种定义方法-监控指令定义
尤傲说明
一．对机器人硬件的了解1.UR3的负重是3KG，UR5的负重是5KG伸展850MM，UR10的负重是10KG伸展1300MM。
2.这个要注意的是机器人中心（基座）到取件位置和放件位置的距离够不够，和有效的输入机器人的负载，如果条件允许尽量不让机器人手臂伸直，机器人手臂长时间伸直会对其损害寿命减短。
二．对IO的了解1.内部IO3.内部电源介绍按照电气规范安装UR 机器人是非常重要的，这三类不同的输入都要做到这一点。
数字I/O 可由24V 电源供电，也可通过配置“电源”接线盒由外部电源供电。
终端盒由四个终端组成。
上面两个（PWR 和GND）为24V，内部的24V 电源接地。
终端盒下面的两个终端（24V 和0V）为供应I/O 的24V 输入。
默认配置为使用内部电源，（但是内部电源电流是2A）参见下文：如果需要更大的电流，可如下图所示连接外部电源（多数情况我们会外部供电为了和设备供地）：注意：给机器人电控箱上电的时候一定要注意PE线这个一定连接，否则会报警。
4.介绍一下安全控制电路机器人默认配置，在没有任何附加安全设备的情况下进行操作，4.1在大多数应用中，需要使用一个或多个额外的紧急停止按钮。
下图显示了一个或多个紧急停止按钮的工作原理4.2可自动恢复的防护停止电路门开关就是基本防护停止设备的一个例子，门打开时，机器人停止，请参见下图。
注意：这种接线方式是我们现在所用的，多数的时候用于机器人的暂停和恢复，好处是这个暂停不是走程序而是走机器人身的安全信号停止。
同时在每次重新上的时候不会出现无法启动和有报错出现。
这里要和IO点设置启动和暂停做个比较，这个启动和暂停功能多少的时候只是暂停，例如如果客户现场没有围栏，这个时候只要有个人过来触发区域扫描仪，那么机器人就会启动程序工作，如果用以上的电路，是保持之前的机器人状态，也就是说触发前机器人是状态就是什么状态。
5.可配置输入和输入可配置输入和数字量输入都可以用作输入点使用，但是两者的不同在于数字量输入端也可以作为其他功能使用如图可配置输入可以用作安全IO的使用，如图注意：我们现在在调试机器人时候多数情况下会把可配置IO的安全设置到未分配，这个做是为了避免在机器人默认的情况发生安全报警信息提示。
机器人现场编程-变量的定义
位姿变量的三种定义方法-使用复合变换值
示 例：
位姿变量的三种定义方法-使用复合变换值
（1）用示教器将机器人工具点动到要命名为“plate”的位姿，然后输入以 下指令将此位姿定义为 plate。
>HERE plate ↵ （2）将机器人工具点动到要命名为“object”的位姿，并输入：
>HERE plate+object ↵
然而，如果输入以下命令，将可以节省计算时间：
这两个程序的结果动作相同，但是后者计算一次混合转换，因此执行时间更短。 在这个非常简单例子中，执行时间的差异是很小的，但是在更复杂的程序中， 它可产生很大的差异，并且可以缩短整个循环时间。
实型变量的定义
实型变量用赋值命令（=）来定义，给实型变量赋值的格式是： Real_variable_name=numeric_value 示例：a=10.5 count=i*2+8 Z[2]=Z[1]+5.2
变换值“object”现在定义为相对于“plate”的当前位姿（如果“plate” 在此时仍未定义，“object”将不能被定义并且报出错）。 （3）将机械手移动到捡起取出 object的位姿，并输入： >HERE plate+object+pickup ↵ （4）最后的命令定义相对于变换值“object”的位姿变量“pickup”。
位姿变量的三种定义方法-使用复合变换值
在重复使用复合变换值时，请使用 POINT 命令来减少计算复合变换值的时间。 例如，要接近位姿“pickup”，然后向“pickup”位姿移动，可能输入：
• JAPPRO plate+object+pickup，100 • LMOVE plate+object+pickup • POINT x=plate+object+pickup • JAPPRO x，100 • LMOVE x /接近“pickup”上方 100 mm /直线运动到“pickup” /计算目标位姿 /接近目标上方 100 mm /直线运动到目标
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ur机器人赋值位姿变量
UR机器人位姿变量赋值：原理、应用与实现
一、引言
在机器人技术中，位姿（位置和姿态）是一个核心概念。
对于UR（Universal Robots）机器人而言，位姿变量的赋值更是实现精准控制和高效操作的关键。
本文将深入探讨UR机器人位姿变量赋值的原理、应用与实现方法。
二、位姿变量赋值的原理
位姿变量赋值涉及到两个主要方面：位置和姿态。
位置通常由三个坐标（x，y，z）表示，而姿态则通过欧拉角（Roll，Pitch，Yaw）或四元数进行描述。
在UR机器人中，这些变量被赋予特定的数值，以实现机器人末端执行器在三维空间中的精确定位和姿态。
三、位姿变量赋值的应用
位姿变量赋值在UR机器人的众多应用中发挥着关键作用。
例如，它是实现路径规划、目标追踪、物体抓取等任务的基础。
通过精确控制位姿变量，UR机器人能够准确地到达预定位置，以特定的姿态执行操作，从而提高生产效率和产品质量。
四、位姿变量赋值的实现方法
1.编程接口：UR机器人提供了丰富的编程接口，如ROS
（Robot Operating System）或其他机器人专用编程语言。
通过这些接口，开发人员可以方便地为位姿变量赋值，实现机器人的精确控制。
2.示教编程：除了编程接口外，UR机器人还支持示教编
程。
操作人员可以通过手动操作机器人，记录关键点的位姿信息，并将其赋值给相应的变量。
这种方法直观易懂，适用于复杂度较低的任务。
3.外部设备集成：在某些应用场景中，UR机器人需要与
外部设备（如传感器、视觉系统等）进行集成。
这些设备可以实时提供目标物体的位姿信息，从而实现动态环境中的位姿变量赋值。
五、结论与展望
本文通过对UR机器人位姿变量赋值的原理、应用与实现方法进行详细探讨，展现了位姿变量在机器人技术中的重要地位。
随着机器人技术的不断发展，我们期待UR机器人在位姿控制方面实现更高的精度和灵活性，以适应更广泛的应用场景。
未来研究方向包括：
1.增强自主定位能力：通过提高UR机器人的自主定位能
力，实现在无外部设备辅助下的高精度位姿变量赋值。
2.深度学习技术应用：将深度学习技术应用于位姿变量的
优化和赋值，以提高机器人在复杂环境中的适应性和鲁棒性。
3.多机器人协同控制：研究多机器人间的协同控制和位姿
变量赋值，以实现更复杂任务的分解和执行。
总之，随着技术的不断进步和创新，UR机器人在位姿变量赋值方面的性能将得到进一步提升，为机器人领域的广泛应用和未来发展奠定坚实基础。