第一次编程操作UR10协作机器人的记录
第一次编程操作UR10协作机器人的记录
1 引言
UR机器人参考：丹麦优傲机器人 中文网页
项目需要借来了一台UR10协作机器臂，用自带的触摸屏控制试验了一下，又从网上下载了一段基于C#的程序，大概读了一下，并用VS2015用C实现了对机械臂的控制，以下纪录。
注：这里只是工作记录，没深究内部原理和协议规定。
2 连接和端口
计算机与UR机器人的连接通过网络，通信采用了TCP/IP协议，在机械臂中可以设置自己的IP，如我工作时设置的192.168.0.77，计算机IP设置为与机器人在同一个IP网段，然后根据设置的IP和端口进行访问。
本文中机器人操作时用了两个连接端口
- 控制端口：即UR机器人设置的通信端口，30003；
- 状态端口：同一个IP的502端口，MODBUS端口。
控制端口可以在软件启动后就建立连接，然后与该端口通信就可以了，软件退出前关闭连接；
但这个MODBUS端口有一点要注意，需要随时读取随时建立连接，即建立的连接只有马上使用才可以，过一会就会被自动断开，分析应该是状态端口不允许被某一程序长时间占用，或者这个是UDP端口？（有机会测试一下）。
3 通信协议
与机器人的控制和状态读取，都不需要提前握手，只要在需要时发送命令就可以了。
3.1 机器人状态读取
首先说状态的读取，即通过MODBUS端口读取机器人的当前状态，实际上就是读取机器人相应地址的寄存器数据。
需要读取状态寄存器时，向MODBUS端口发送命令，命令一般为一个12个字节的命令包，格式如下：
| 字节顺序 | 含义 | 备注 |
|---|---|---|
| 0-1字节 | 读取数据方标识 | 这里取0x00 0x01； |
| 2-3字节 | 协议ID | 这里取0x00 0x00； |
| 4-5字节 | 后面还有多少字节的信息 | 高位在前（以下多字节数据均为高位在前，即与计算机字节顺序相反） |
| 6字节 | 未用 | 保持0x00； |
| 7字节 | 功能码 | 读取为0x03； |
| 8-9字节 | 要读取寄存器的起始地址 | |
| 10-11字节 | 读取寄存器数目 |
构造好以上格式的数据包，发送到状态端口（如上所述，发送前建立连接，发送接收数据完成后立即关闭连接）
发出命令包后等待接收返回数据
返回的数据的前9个字节为信息头，我这里为0x00 0x01 0x00 0x00 0x00 0x09 0x00 0x03 0x06，这里暂忽略其具体含义。
之后即为返回的需要的寄存器的值，数目为需要的寄存器数目，每个寄存器数据占两个字节，同样高位在前。
下表为我用到的寄存器地址及其含义
| 寄存器起始地址 | 数量和含义 | 备注 |
|---|---|---|
| 260 (0x0104) | 状态：是否开机是否紧急停机等 | 260+0 是否开机；260+1 安全停机；260+2 紧急停机；260+3 显示模式 |
| 270 (0x010e) | 关节角度值，六个 | 返回值的六个值均需除以1000，为弧度值； |
| 400 (0x0190) | 坐标值，六个 | 返回值的前三个为XYZ位置值，需要除以10000，单位为米；返回值的后三个为UVW，需要除以1000，为弧度值； |
3.2 机器人运动控制
远程控制机器人运动，就是通过TCP向机器人发送运动控制的脚本字符串，我用到的运动控制指令主要有三个，实际上只要使用前两个就可以很好地控制机器人运动了。
注意：指令中，位置单位均为m，角度单位均为弧度，速度单位为m/s，加速度单位为m/s2。另外，指令后面必须加回车换行，即"\r\n"。
1. 停止指令
命令格式：stopl(1)
例：
char* cmd = "stopl(1)\r\n";
SendCommand(cmd,strlen(cmd));
2. MOVEL移动指令
命令格式：movel(p[x, y, z, u, v, w], a = avalue, v = vvalue)
其中x y z为三个轴的目标位置坐标，单位为米
u v w为旋转向量，单位为弧度
avalue与vvalue分别为移动时的加速度和速度
例：
char cmd[1024];
sprintf_s(cmd,"movel(p["
"%lf, %lf, %lf, %lf, %lf, %lf"
"], a = %lf, v = %lf)\r\n",
x,y,z,u,v,w,a,v);
SendCommand(cmd,strlen(cmd));
3. MOVEJ移动指令
命令格式：movej(p[g1, g2, g3, g4, g5, g6], a = avalue, v = vvalue)
与movel指令格式一样，但参数是关节角度，未进行深入研究，这里仅试验了一下，具体关节含义待后续研究，这里略。
例：
char cmd[1024];
sprintf_s(cmd,"movej(["
"%lf, %lf, %lf, %lf, %lf, %lf"
"], a = %lf, v = %lf)\r\n",
g1,g2,g3,g4,g5,g6,a,v);
SendCommand(cmd,strlen(cmd));