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应用方案：优傲机器人双臂人形机器人方案

AirkingRobots艾科伯特科技

2024-08-11

导读：优傲机器人双臂人形机器人方案北京艾科伯特Airking Robots是UR优傲机器人，Robotiq机器人工具

优傲机器人双臂人形机器人方案

北京艾科伯特Airking Robots是UR优傲机器人，Robotiq机器人工具的合作伙伴，专注协作机器人和移动机器人的技术公司。关注微信公众号 Airkingrobots

介绍 Introduction

1.1 方案目的 Purpose of this proposal

本技术方案的目的是通过详细描述优傲机器人双臂方案的软硬件配置，指导客户/集成商快速设计和实现优傲机器人双臂解决方案。

1.2 硬件设备列表 Hardware equipment

本方案使用以下产品：

优傲机器人型号：UR3、UR5、UR10三款产品任意两两组合。

优傲机器人型号：UR3e、UR5e、UR10e三款产品任意两两组合。

第三方附件产品：

序号	品牌	型号	数量	备注
1	工业级交换机或者路由器	至少3个网口	1
2	Cat7类屏蔽网线		3
3	24V信号线		5
4	法兰连接件	机加工	1	需标定才需要

1.3 软件版本 Software version

机器人系统版本号要求：Version 3.3.x.x及其后续版本。

1.4 电源要求 Power supply

参考对应两台机器人以及路由器电源要求。

方案描述 Proposal description

2.1 总体介绍 Overview

优傲双臂机器人方案可以根据具体的需求由UR3,UR5, UR10任意两款或者同一款的两台采用不同的安装姿态组成。例如两台UR3、一台UR3与一台UR5。通过运行双臂标定算法，统一两台机器人的坐标系（统一坐标系的优点在标定部分有介绍）；安装DualArm URCap，添加同步指令，方便协同操作。

2.2 设备布置参考图（Layout图）

图 1双臂参考布置图

备注：优傲机器人支持各种姿态安装，因此上图仅仅是一个参考，可根据具体需求配置。

2.3 方案步骤

2.3.1 材料清单

清单	数量与备注
信号线	x 5
Cat7类屏蔽网线	x 3
工业级交换机或路由器	x1, 至少3个Lan口，IP防护等级根据具体的应用需求定。
法兰连接件	x1, 固定两台机器人的法兰（标定用），无需标定则不需要
DualArmCalibration.exe和DualArm.urcap	.exe为双臂标定程序（无需共享坐标系，则可以不用标定）；.urcap为协同的插件

2.3.2 机械安装

两台机器人的机械安装分别按照单台机器人的安装标准进行，相关部分请参考对应UR机器人的安装指南。

2.3.3 Emergency信号连接与配置

双臂作为一个整体，紧急停止（急停）信号需要共享，即触发任意一个急停信号另外一台机器人也需停止。若应用中只有双臂UR机器人则只需进行如下第1,3,4步，若还有外围的设备（如安全PLC）或者急停按钮需要连接，则进行如下第1 - 4步。

1）两台UR机器人急停信号线连接，图 2。

图 2 A、B为UR机器人

2）与外围设备或外部急停按钮的连接，图 3。

图 3 A位主UR机器人，B为外部设备(CI等效为外部设备急停输入信号，CO等效为外部设备急停输出信号

图 4 主UR机器人与外部急停按钮连接

3）在一些应用中需要使用Safeguard stop，与急停不同，UR机器人不提供Safeguard stop的数字输出信号，因此需采用多联开关（两台UR机器人需4联开关）同时连接两台UR机器人。图 5为单台UR的safeguard stop连接图。

图 5单台机器人Safeguard stop连接与复位

4）急停信号连接好后需要在示教器上安装设置中对Configurable IO进行配置，图 6。

图 6如图 2连线急停信号的配置

如进行了Safeguard stop的连接，那么复位的操作可以通过配置Configurable IO为Safeguard reset完成，图 7。

图 7 如图 5中Safeguard stop连接对应的configurable IO 配置

2.3.4 网络连接与配置

两台机器人协同通讯通过Modbus-TCP 通讯实现，因此需要将两台控制器通过网络信号线连接起来，考虑到调试方便或者与外围设备的通讯需求，交换机或路由器至少有3个Lan口，两台机器人设置在同一个网段。连接图如图 8。

Lan1

Lan2

Lan3

……

图 8 网络连接图

2.3.5 双臂标定

双臂标定流程是连接两台UR机器人的法兰，通过一台拖动另外一台机器人到不同姿态，解算出从机器人基坐标在主机器人基座标下的位姿以及从机器人TCP坐标系在主机器人TCP坐标系下的位姿。两台机器人法兰的连接不限定具体的形式，但是需尽量保证其相互作用力的力臂较短（虽然标定软件会自动让负载更大的机器人拖动负载小的，但是力臂太长可能还是无法拖动），法兰之间连接稳固即可（图 9为一种参考设计）。

图 9 连接法兰设计参考

使用法兰连接件固定两个法兰；
利用一台机器人定义平面特征（共享坐标系）；首先定义针尖TCP，然后通过针尖TCP，定义平面特征，如图 10。

图 10 定义共享坐标系（平面特征）

启动DualArmCalibration.exe程序，其中Master就是步骤2中定义共享坐标系的主机器人，其安装设置文件是包含有这个坐标系的文件；Slave的安装设置文件则是从机器人标定结束后以此为基础添加DualArm_Plane平面特征的文件；设置完成之后，点击Validate setup按钮，如果显示成功，那么即可进入第二个选项页Teach。

图 11 启动标定程序

标定位置示教。点击Start即可激活两台机器人的Freedrive模式，通过手动拖拽的方式示教机器人的位置，记录点击Push in，取消最新的记录点则点击Pop up。理论上示教的点位越多越好，考虑到实际的可操作性，一般在20-40个点之间。点位记录完成点击Stop以关闭Freedrive模式。如果需要重新开始示教，重复步骤4即可。

图 12 标定点示教

开始标定，点击Start即可启动标定，标定软件会根据机器人的型号自动选择由负载较大的机器人拖动较小的机器人，同型号机器人则是主机器人拖动从机器人。一个好的经验是将主动的机器人负载设置为3Kg，中心50mm，以保证机器人能够拖动另外一台机器人。标定结果会显示在Log框当中，当Trans和Rot残差较小时，即可接受结果，并且更新到控制器。此时从机器人中将新增加一个比步骤3中安装设置文件名多一个_DualArmCalibration的后缀的设置文件，加载即可看到DualArmPlane平面特征。