1.简介

在当前开发的力控模式中，机器人末端装有六维力传感器，用于检测外界环境对机器人施加的力度，配合适当的控制策略，可以达到调整机器人期望的运行轨迹和外界接触力的目的。该模式目前主要应用于曲面打磨、轴孔装配等工艺。 使用该模式需要首先完成以下三个步骤：

(a) 传感器的安装与配置

(b) 传感器标定

(c) 负载辨识

在进行上述操作前，请务必按照传感器的要求进行预热，具体步骤如下文所示。

2.力传感器的安装与配置

机器人版本建议3.7.2以上，机械臂末端工具IO版本需要更新至V8.2.905及以上的版本。

末端工具IO版本查看方法：

依次查看0002,0003,0004分别有数字，如0002:8,0003:2,0004:1209则此末端工具 IO版本为 V8.2.1209

2.1安装

对传感器的安装无特定要求（尽量与工具坐标系保持一致），但在传感器安装完成后，用户需要在传感器的 参数设置界面进行一些设置，具体的内容参考下文 。

2.2接线

力传感器的线可直接接在末端IO上，下图是末端IO的对应的针脚。力传感器通常需要接线24V,0V,RS485+,RS485-。

2.3参数配置

2.3.1 工艺配置

配置前，请确保用户权限已更改为管理员权限。用户可以通过点击运行准备-> 工艺配置进入设置界面，勾选“末端IO”与“末端力矩传感器”，之后，点击设置，设置完成后，界面会出现“重启后生效，是否继续”提示，点 击“确定”，重启机器人。

2.3.2 力控模式配置

点击扩展->力控模式配置进入数据源选择界面，点击数据源右侧的下拉框，选择“末端数据源”，通过点击设置按钮，即可完成力传感器的配置。

2.3.3 传感器参数设置

点击扩展-力控模式配置-传感器参数界面，填入坤维传感器自身参数。 坤维KWR75B，数据单位为kg,此处需要注意，所选单位必须与传感器的单位保持一致。厚度为28mm，传感器自身质量0.3kg，若有转接板，则此处传感器的厚度包含转接板的厚度，质量也包含转接板的质量

在安装传感器时，传感器方向与末端法兰方向夹角为1.570Rad，安装方式为远 离法兰盘；

查找传感器手册，确定传感器Z轴方向，和X轴Y轴方向，保证传感器方向和法兰坐标系一致

注：如果传感器质量数据填写错误，可能会对动力学校验产生影响；填写的 Rz 数值不正确，可能会导致传力方向和机器人实际运行方向不一致

2.3.4 力控参数设置

扩展-力控模式配置-力控参数-输入参数-点击设置。

注：该功能用于调节力跟踪的灵敏度。需要注意的是，力跟踪数值设置的越大，装配的负 载就越大，机器人会出现明显的抖动。

3. 传感器标定

①首先在监视-力传感器数据中查看六个数据是否都有变化，若无变化请参考文章末尾的常见问题。

②确认传感器与数据后，保证工具数据为全0，机器人在TEACH模式

③在运行准备-工具负载设置-负载计算点开传感器标定界面

④长按伺服，点击第一次传感器标定提示“传感器标定开始，移动的第X个姿态（总共8个姿态）”，此时机器人开始移动直至提示 “机器人到达目标点”；此时点击第二次传感器标定……重复8次， 到第8次按传感器标定时，机器人提示“力传感器标定完成”，此时 可松伺服，点击传感器标定，查看标定结束后的传感器数据。传感器 数据误差理论数据在量程的4%以内为正常，实际上，使用200N量程 的传感器，传感器数据误差在1N以内。

注：传感器标定时，若发生干涉，继续标定不影响传感器标定结果；当提示 “传感器标定完成”传感器才真正标定结束；标定成功后异常断电或重启机器 人，无需重新标定。

4. 负载辨识

①在传感器标定成功后，装配负载（负载质量须在传感器和机器人可承受范围内）

②在运行界面-工具负载设置-负载计算界面，根据四个推荐负载标 定姿态移动机器人到相应位置，点击记录点位，信号灯由红变绿；依次记录四个点位。

注：当机器人提示“当前姿态不能用于标定！”时，可以运动RX,RY,RZ切换 角度

③四个点位记录后，点击计算，四个点位信号灯由绿变蓝，点击 上一步，记录结果已自动填入负载栏中；点击设置，将该结果设置成 当前工具；负载Z和质量，包括传感器的厚度与质量

注：在负载计算时，如果勾选安装角，则内部会自动计算此时传感器和末端 法兰相对的安装角度，并将结果填写到传感器参数界面的Rz；若在传感器标定 时未填写安装角，且在负载计算时未勾选安装角，可能会导致传力方向和机器 人实际运行方向不一致；如果机器人采用侧装或者倒装安装方式，在负载计算 时需勾选重力加速度；

④负载计算之后，返回传感器数据界面，点击传感器标定刷新传 感器数据，传感器数据在误差范围内，则表示负载计算成功；或者点 击监视-力传感器数据可以实时刷新监测传感器数据

5. 力控参数介绍

①模式介绍

Mode=0 ：固定模式：6 个自由度的柔顺性和期望力/力矩都可 以单独选择，力控坐标系为用户指定的坐标系。例如某一自由度是柔 顺的，那么沿着该自由度的力/力矩可以调节 Mode=1：点模式 ：当前时刻的力控坐标系的原点始终和初始设 定的力控坐标系原点一样；当前力控y轴始终和从tcp指向起始力控 坐标系的原点方向重合；力控坐标系的y轴方向很容易确定，但是x,z 轴的方向很难确定，一般只开启y向的力控。其他方向的力控也可以 开启，只不过开启后机械臂的行为预测更复杂

Mode=2：运动模式 ：当前时刻的力控坐标系的原点始终和初始 设定的力控坐标系原点一样；其次，确定前一时刻的x-y平面的位置， 然后将当前TCP速度投影到该平面，力控坐标系的x轴与投影的方向 重合；运动模式下，力控坐标系原点始终不变，z轴方向始终不变， 力控坐标系的x轴方向需要根据上述描述确定，x方向禁止开力控

Mode=3：TCP 模式：力控坐标系与 TCP 坐标系重合

Mode=4：姿态模式

②坐标：即更改当前坐标系，对TCP模式不起作用

③掩码：

0： 运动控制：该自由度输出不包含力控，单纯的位置控制，只受MOV 指令控制

1：力跟踪：该自由度维持给定的期望力/力矩，例如 z 方向为力 跟踪状态并且期望力设置为 10N，那么控制器将会维持该方向的力为 10N，即恒力控制

2：固定：该自由度处于锁死状态，不会发生运动

3：浮动：屏蔽该方向上预先规划的运动；受到外力后TCP将沿着 该自由度运动，然后停止。可以想象外力在该方向推动一个滑块，滑 块运动一段时间后停止，同时可以通过调节M,B参数来控制滑块滑动 的阻力。

4：弹簧：屏蔽该方向上预先规划的运动；受到外力后TCP在该自 由度表现为一个弹簧，可以通过调节M,B,K参数来调节弹簧的特性。

5：浮动&运动：保留该方向上预先规划的运动；受到外力后TCP 将沿着该自由度运动，然后停止。可以想象外力在该方向推动一个滑 块，滑块运动一段时间后停止，同时可以通过调节M,B参数来控制滑 块滑动的阻力。

6：弹簧&运动：保留该方向上预先规划的运动；受到外力后TCP 在该自由度表现为一个弹簧，可以通过调节M,B,K参数来调节弹簧的 特性。

6. 力控操作

7.1 使用JBI 控制机器人进行力控操作

①在传感器标定成功情况下（如若装配负载，需负载计算成功）， 新建jbi文件

②添加STARTFORCEMODE 指令，根据需求填写相应的参数

④ 在STARTFORCEMODE指令后，添加MOV指令

⑤在力控结束后，必须添加ENDFORCEMODE指令

⑥JBI 示例：通过JBI使机器人进入力控模式，将机器人的力控模 式设置为固定模式，力控坐标系设置为基坐标系，力控坐标系Z轴方 向设置为力跟踪状态，其余方向设置为运动控制状态，并将Z轴方向 上的期望力设置为-0.5N，速度限制为默认速度限制。

NOP
MOVEJ V=100.0DEG/S CR=0.0MM A=100DEG/S² D=100DEG/S² ConstP=[174.096,-131.107,111.380,-76.815,89.539,78.369]
STARTFORCEMODE Mode=0 ConstV=[0,0,0,0,0,0] ConstV=[0,0,1,0,0,0] ConstV=[0.000,0.000,-0.500,0.000,0.000,0.000] ConstV=[100,100,100,5.730,5.730,5.730]
MOVEL V=200.0MM/S CR=0.0MM A=100MM/S² D=100MM/S² TOOL#(7) USER#(7)ConstV=[-218.7040460,-469.4841661,468.0449115,-3.1105808,0.1102015,0.1012264] REF=[192.503,-125.005,109.301,-80.362,87.499,96.669]
MOVEL V=200.0MM/S CR=0.0MM A=100MM/S² D=100MM/S² TOOL#(7) USER#(7) ConstV=[-218.7005837,-99.3137555,468.0443705,-3.1105850,0.1102054,0.1012159]REF=[174.096,-131.107,111.380,-76.816,89.538,78.368]
ENDFORCEMODE
END

7. 常见问题

1. 无法连接力控传感器或收不到数据？

①检查末端工具I/O版本，版本需要至少V8.2.905及以上，其次检查机器人软件版本，需要至少 v3.7.2 及以上。

②检查坤维传感器的数据模式，是否为一直发送，机器人需要一直接收传感器数据，可自行下载坤维软件测试。

③检查坤维线缆是否与机器人末端航插提供的线不一样。

④以上都确认无误，请按照2.3章节再配置或检查一遍。