工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言：URScript(UniversalRobots)：UR機(jī)器人安全編程與碰撞檢測(cè)

工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言：URScript(UniversalRobots)：UR機(jī)器人安全編程與碰撞檢測(cè)1工業(yè)機(jī)器人編程語(yǔ)言：URScript(UniversalRobots)：UR機(jī)器人安全編程與碰撞檢測(cè)1.1URScript簡(jiǎn)介與安全編程基礎(chǔ)1.1.1URScript語(yǔ)言概述URScript是UniversalRobots(UR)公司為UR系列協(xié)作機(jī)器人開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用編程語(yǔ)言。它允許用戶(hù)直接在UR機(jī)器人的示教器上編寫(xiě)和執(zhí)行程序，無(wú)需額外的編程環(huán)境。URScript支持多種編程結(jié)構(gòu)，如循環(huán)、條件語(yǔ)句和函數(shù)，使得機(jī)器人能夠執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)。此外，URScript還提供了豐富的API，用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)、I/O操作、TCP/IP通信等，極大地提高了編程的靈活性和效率。1.1.2安全編程的重要性在工業(yè)環(huán)境中，安全編程是至關(guān)重要的。UR機(jī)器人作為協(xié)作機(jī)器人，其設(shè)計(jì)初衷就是在人類(lèi)工作環(huán)境中安全地運(yùn)行，與人共存。因此，URScript的安全特性尤為突出。安全編程不僅能夠保護(hù)操作人員免受傷害，還能防止機(jī)器人損壞，確保生產(chǎn)過(guò)程的連續(xù)性和產(chǎn)品質(zhì)量。通過(guò)使用URScript的安全指令，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的精確控制，避免潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，提高工作場(chǎng)所的安全性。1.1.3基本安全指令學(xué)習(xí)URScript提供了多種安全指令，用于控制機(jī)器人的速度、加速度、力矩限制等，以確保在與人或環(huán)境交互時(shí)的安全。以下是一些基本的安全指令示例：1.1.3.1set_speed()set_speed()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的最大速度。速度的單位是毫米/秒(mm/s)。通過(guò)限制機(jī)器人的速度，可以減少在意外情況下的沖擊力，提高安全性。#設(shè)置機(jī)器人最大速度為100mm/s

set_speed(100)1.1.3.2set_acceleration()set_acceleration()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的最大加速度。加速度的單位是毫米/秒2(mm/s2)?？刂萍铀俣瓤梢云交瑱C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，減少突然加速或減速帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。#設(shè)置機(jī)器人最大加速度為0.5mm/s^2

set_acceleration(0.5)1.1.3.3set_force()set_force()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人在接觸物體時(shí)的最大力矩。力矩的單位是牛頓米(Nm)。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)遇到障礙物，力矩限制可以防止機(jī)器人對(duì)障礙物或自身造成損害。#設(shè)置機(jī)器人最大力矩為5Nm

set_force(5)1.1.3.4set_payload()set_payload()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人所承載的負(fù)載。負(fù)載的單位是千克(kg)。正確設(shè)置負(fù)載可以確保機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)的穩(wěn)定性和安全性，避免因負(fù)載過(guò)重而導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)失控。#設(shè)置機(jī)器人負(fù)載為2kg

set_payload(2)1.1.3.5set_wobj()set_wobj()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的工作對(duì)象。工作對(duì)象是指機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)所參考的坐標(biāo)系。通過(guò)設(shè)置工作對(duì)象，可以確保機(jī)器人在正確的位置上執(zhí)行任務(wù)，避免因坐標(biāo)系錯(cuò)誤而導(dǎo)致的碰撞。#設(shè)置工作對(duì)象為工件坐標(biāo)系1

set_wobj(wobj0)1.1.3.6set_cframe()set_cframe()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的工具坐標(biāo)系。工具坐標(biāo)系是指機(jī)器人末端執(zhí)行器的坐標(biāo)系。正確設(shè)置工具坐標(biāo)系可以確保機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的精度，避免因坐標(biāo)系錯(cuò)誤而導(dǎo)致的碰撞。#設(shè)置工具坐標(biāo)系為工具坐標(biāo)系1

set_cframe(cframe0)1.1.3.7set_tcp()set_tcp()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的TCP(ToolCenterPoint)。TCP是指機(jī)器人末端執(zhí)行器的中心點(diǎn)。通過(guò)設(shè)置TCP，可以確保機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)的精度和穩(wěn)定性，避免因TCP設(shè)置錯(cuò)誤而導(dǎo)致的碰撞。#設(shè)置TCP為工具中心點(diǎn)1

set_tcp(tcp0)1.1.3.8set_digital_out()雖然set_digital_out()不是一個(gè)直接與安全相關(guān)的指令，但在某些情況下，它可以通過(guò)控制外部設(shè)備來(lái)提高安全性。例如，當(dāng)機(jī)器人檢測(cè)到潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可以通過(guò)設(shè)置數(shù)字輸出信號(hào)來(lái)觸發(fā)安全裝置，如安全圍欄的關(guān)閉。#設(shè)置數(shù)字輸出信號(hào)1為高電平

set_digital_out(1,True)1.1.3.9stopl()stopl()函數(shù)用于立即停止機(jī)器人的線性運(yùn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行線性運(yùn)動(dòng)時(shí)遇到緊急情況，如檢測(cè)到障礙物，可以立即調(diào)用stopl()來(lái)停止運(yùn)動(dòng)，避免碰撞。#立即停止線性運(yùn)動(dòng)

stopl()1.1.3.10stopj()stopj()函數(shù)用于立即停止機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)遇到緊急情況，可以立即調(diào)用stopj()來(lái)停止運(yùn)動(dòng)，避免碰撞。#立即停止關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)

stopj()1.1.3.11waittime()waittime()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人等待的時(shí)間。在某些情況下，通過(guò)設(shè)置等待時(shí)間，可以確保機(jī)器人在安全的條件下執(zhí)行任務(wù)，如等待外部設(shè)備完成操作后再繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。#設(shè)置機(jī)器人等待2秒

waittime(2)1.1.3.12wait_until()wait_until()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人等待直到滿足某個(gè)條件。這可以用于確保機(jī)器人在安全的條件下執(zhí)行任務(wù)，如等待數(shù)字輸入信號(hào)變?yōu)楦唠娖胶笤倮^續(xù)運(yùn)動(dòng)。#設(shè)置機(jī)器人等待直到數(shù)字輸入信號(hào)1變?yōu)楦唠娖?/p>

wait_until(digital_in(1)==True)1.1.3.13recovery()recovery()函數(shù)用于在機(jī)器人遇到故障或停止后，重新啟動(dòng)機(jī)器人。在安全編程中，這可以用于在確保安全的情況下，恢復(fù)機(jī)器人的正常運(yùn)行。#重新啟動(dòng)機(jī)器人

recovery()1.1.3.14reset_errors()reset_errors()函數(shù)用于清除機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)遇到的錯(cuò)誤。在安全編程中，這可以用于在確保安全的情況下，清除錯(cuò)誤并繼續(xù)執(zhí)行任務(wù)。#清除機(jī)器人錯(cuò)誤

reset_errors()1.1.3.15set_safety_mode()set_safety_mode()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的安全模式。UR機(jī)器人提供了多種安全模式，如NORMAL、REDUCED、FINE等。通過(guò)設(shè)置安全模式，可以確保機(jī)器人在不同的工作環(huán)境中安全地運(yùn)行。#設(shè)置機(jī)器人安全模式為REDUCED

set_safety_mode("REDUCED")1.1.3.16set_safety_zone()set_safety_zone()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的安全區(qū)域。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)超出安全區(qū)域，機(jī)器人將自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，以避免潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。#設(shè)置機(jī)器人安全區(qū)域?yàn)榘霃?00mm的圓

set_safety_zone(100)1.1.3.17set_safety_stop()set_safety_stop()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的安全停止條件。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)滿足安全停止條件，機(jī)器人將自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，以避免潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。#設(shè)置機(jī)器人安全停止條件為力矩超過(guò)10Nm

set_safety_stop(10)1.1.3.18set_safety_force()set_safety_force()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的安全力矩限制。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)力矩超過(guò)安全力矩限制，機(jī)器人將自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，以避免潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。#設(shè)置機(jī)器人安全力矩限制為5Nm

set_safety_force(5)1.1.3.19set_safety_distance()set_safety_distance()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的安全距離。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)與障礙物的距離小于安全距離，機(jī)器人將自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，以避免潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。#設(shè)置機(jī)器人安全距離為10mm

set_safety_distance(10)1.1.3.20set_safety_speed()set_safety_speed()函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人的安全速度限制。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)速度超過(guò)安全速度限制，機(jī)器人將自動(dòng)停止運(yùn)動(dòng)，以避免潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。#設(shè)置機(jī)器人安全速度限制為50mm/s

set_safety_speed(50)通過(guò)學(xué)習(xí)和應(yīng)用這些基本的安全指令，可以有效地提高UR機(jī)器人的安全性，確保在與人或環(huán)境交互時(shí)的安全。在實(shí)際編程中，應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和安全需求，合理地選擇和使用這些指令，以實(shí)現(xiàn)最佳的安全效果。2碰撞檢測(cè)與避免策略2.1碰撞檢測(cè)原理碰撞檢測(cè)是工業(yè)機(jī)器人操作中的關(guān)鍵安全功能，它通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人與周?chē)h(huán)境的接觸，防止意外碰撞發(fā)生。URScript支持多種碰撞檢測(cè)機(jī)制，包括基于力矩的檢測(cè)和基于位置的檢測(cè)。原理上，UR機(jī)器人通過(guò)其內(nèi)置的關(guān)節(jié)力矩傳感器和精密的位置控制，能夠感知到外部的力和位移變化，從而判斷是否發(fā)生了碰撞。2.1.1基于力矩的檢測(cè)UR機(jī)器人每個(gè)關(guān)節(jié)都裝備有力矩傳感器，可以測(cè)量關(guān)節(jié)受到的外部力。當(dāng)檢測(cè)到的力矩超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，機(jī)器人會(huì)立即停止運(yùn)動(dòng)，以避免進(jìn)一步的損害。2.1.2基于位置的檢測(cè)機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，如果關(guān)節(jié)的位置偏差超過(guò)設(shè)定的閾值，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為發(fā)生了碰撞，從而觸發(fā)安全停止。2.2UR機(jī)器人碰撞檢測(cè)設(shè)置在UR機(jī)器人中，碰撞檢測(cè)的設(shè)置主要通過(guò)URScript中的set_tcp_force和set_tcp_force_limits函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。此外，還可以通過(guò)set_collision_behavior函數(shù)來(lái)調(diào)整碰撞后的行為。2.2.1設(shè)置TCP力set_tcp_force([Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz]);Fx,Fy,Fz：分別代表TCP在X、Y、Z軸上的力閾值。Mx,My,Mz：分別代表TCP在X、Y、Z軸上的力矩閾值。2.2.2設(shè)置TCP力限制set_tcp_force_limits([Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz]);Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz：與set_tcp_force相同，但此函數(shù)用于設(shè)置力和力矩的硬限制，超過(guò)這些限制時(shí)，機(jī)器人將立即停止。2.2.3設(shè)置碰撞行為set_collision_behavior(stop_type,stop_time,stop_distance);stop_type：停止類(lèi)型，可以是none、stop或slow。stop_time：停止時(shí)間，單位為秒。stop_distance：停止距離，單位為毫米。2.3編寫(xiě)安全的碰撞避免代碼2.3.1示例代碼下面的代碼示例展示了如何在URScript中設(shè)置碰撞檢測(cè)，并編寫(xiě)安全的碰撞避免代碼。#設(shè)置TCP力檢測(cè)

set_tcp_force([5,5,5,5,5,5]);

#設(shè)置碰撞行為

set_collision_behavior('stop',0.1,50);

#定義安全移動(dòng)函數(shù)

defsafe_move(pose_target):

#嘗試移動(dòng)到目標(biāo)位置

try:

movej(pose_target,a=1.0,v=0.5,t=0,r=0)

exceptURScriptErrorase:

#如果發(fā)生碰撞，打印錯(cuò)誤信息并停止

print("Collisiondetected:",e)

stopl(0.5)

#定義目標(biāo)位置

target_pose=[0.1,-0.2,0.3,0,3.14,0]

#調(diào)用安全移動(dòng)函數(shù)

safe_move(target_pose)2.3.2代碼解釋設(shè)置TCP力檢測(cè)：通過(guò)set_tcp_force函數(shù)設(shè)置TCP在各軸上的力閾值為5N。設(shè)置碰撞行為：使用set_collision_behavior函數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到碰撞時(shí)，機(jī)器人將在0.1秒內(nèi)停止，并在距離障礙物50mm的位置停止。安全移動(dòng)函數(shù)：定義了一個(gè)safe_move函數(shù)，該函數(shù)嘗試使用movej指令移動(dòng)到目標(biāo)位置。如果在移動(dòng)過(guò)程中發(fā)生碰撞，函數(shù)將捕獲URScriptError異常，打印錯(cuò)誤信息，并使用stopl指令以0.5m/s的速度停止機(jī)器人。通過(guò)上述設(shè)置和代碼，可以有效地在UR機(jī)器人操作中實(shí)現(xiàn)碰撞檢測(cè)和避免，提高生產(chǎn)安全性和效率。3高級(jí)安全編程技術(shù)3.1使用宏和函數(shù)增強(qiáng)安全性在URScript編程中，宏和函數(shù)是提升代碼可讀性、可維護(hù)性和安全性的關(guān)鍵工具。宏允許你定義可重復(fù)使用的代碼段，而函數(shù)則可以接受參數(shù)，執(zhí)行更復(fù)雜的邏輯，并返回結(jié)果。通過(guò)合理使用宏和函數(shù)，可以確保代碼的一致性，減少錯(cuò)誤，同時(shí)在發(fā)生異常時(shí)提供更精細(xì)的控制。3.1.1宏示例假設(shè)我們需要在多個(gè)地方執(zhí)行相同的初始化安全檢查，可以定義一個(gè)宏來(lái)避免重復(fù)代碼：macroinit_safety_check()

{

//安全檢查：確認(rèn)所有安全設(shè)備已連接

if(safety_device_connected()==0)

{

logi("Safetydevicenotconnected.Stoppingrobot.");

stopl(0.5);

}

else

{

logi("Safetycheckpassed.Robotcanproceed.");

}

}在程序中調(diào)用這個(gè)宏：init_safety_check();3.1.2函數(shù)示例函數(shù)可以接受參數(shù)，執(zhí)行更復(fù)雜的邏輯。例如，一個(gè)檢查機(jī)器人與障礙物距離的函數(shù)：defcheck_distance_to_obstacle(target_position,obstacle_position,safe_distance)

{

distance=distance_between(target_position,obstacle_position);

if(distance<safe_distance)

{

logi("Tooclosetoobstacle.Stoppingrobot.");

stopl(0.5);

}

else

{

logi("Safedistancemaintained.");

}

}調(diào)用函數(shù)時(shí)，需要傳遞具體的參數(shù)：check_distance_to_obstacle(pose_trans(get_forward_kin(),p[0.1,0,0,0,0,0]),[0,0,0,0,0,0],0.2);3.2集成外部安全設(shè)備UR機(jī)器人可以通過(guò)集成外部安全設(shè)備來(lái)增強(qiáng)其操作安全性。這些設(shè)備包括但不限于安全光幕、安全墊和緊急停止按鈕。URScript提供了與這些設(shè)備通信的接口，允許機(jī)器人在檢測(cè)到潛在危險(xiǎn)時(shí)立即停止。3.2.1安全光幕示例安全光幕是一種常見(jiàn)的安全設(shè)備，用于檢測(cè)機(jī)器人工作區(qū)域內(nèi)的障礙物。當(dāng)光幕被遮擋時(shí)，機(jī)器人應(yīng)立即停止。在URScript中，可以通過(guò)讀取光幕的狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能：//定義安全光幕的I/O地址

constintsafety_light_curtain=8;

//檢查安全光幕狀態(tài)

while(true)

{

if(digital_in(safety_light_curtain)==0)

{

logi("Safetylightcurtaintriggered.Stoppingrobot.");

stopl(0.5);

break;

}

else

{

//繼續(xù)執(zhí)行機(jī)器人任務(wù)

movej(p1);

movej(p2);

//...

}

}3.2.2安全墊示例安全墊是一種壓力敏感設(shè)備，當(dāng)有人或物體踩在上面時(shí)，會(huì)觸發(fā)信號(hào)。UR機(jī)器人可以配置為在檢測(cè)到安全墊信號(hào)時(shí)停止：//定義安全墊的I/O地址

constintsafety_mat=9;

//檢查安全墊狀態(tài)

while(true)

{

if(digital_in(safety_mat)==1)

{

logi("Safetymattriggered.Stoppingrobot.");

stopl(0.5);

break;

}

else

{

//繼續(xù)執(zhí)行機(jī)器人任務(wù)

movej(p1);

movej(p2);

//...

}

}3.3案例分析：安全編程在實(shí)際應(yīng)用中的作用3.3.1案例描述在汽車(chē)制造工廠中，UR機(jī)器人被用于組裝線上的零件搬運(yùn)。為了確保操作員的安全，機(jī)器人配備了安全光幕和安全墊。當(dāng)操作員進(jìn)入機(jī)器人工作區(qū)域時(shí)，安全光幕會(huì)檢測(cè)到并立即停止機(jī)器人，防止碰撞。同時(shí)，安全墊可以檢測(cè)到操作員的腳部，提供額外的安全層。3.3.2安全編程實(shí)現(xiàn)//定義安全設(shè)備的I/O地址

constintsafety_light_curtain=8;

constintsafety_mat=9;

//定義安全檢查宏

macrosafety_check()

{

if(digital_in(safety_light_curtain)==0||digital_in(safety_mat)==1)

{

logi("Safetydevicetriggered.Stoppingrobot.");

stopl(0.5);

}

}

//主程序

while(true)

{

safety_check();

//執(zhí)行機(jī)器人任務(wù)

movej(p1);

movej(p2);

//...

}3.3.3安全效果通過(guò)集成安全光幕和安全墊，并使用宏進(jìn)行安全檢查，該工廠顯著降低了操作員與機(jī)器人之間的碰撞風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)際操作中，一旦操作員接近機(jī)器人工作區(qū)域，機(jī)器人立即停止，確保了操作員的安全。此外，由于宏和函數(shù)的使用，代碼更加整潔，易于維護(hù)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的整體安全性。通過(guò)上述示例，我們可以看到，URScript中的高級(jí)安全編程技術(shù)，如宏和函數(shù)的使用，以及與外部安全設(shè)備的集成，對(duì)于確保工業(yè)機(jī)器人操作的安全性和效率至關(guān)重要。在實(shí)際應(yīng)用中，這些技術(shù)的合理應(yīng)用可以有效預(yù)防事故，保護(hù)操作員和設(shè)備的安全。4URScript中的安全編程實(shí)踐4.1編寫(xiě)可重復(fù)使用的安全代碼片段在URScript編程中，創(chuàng)建可重復(fù)使用的安全代碼片段是提高效率和減少錯(cuò)誤的關(guān)鍵。這些代碼片段通常涉及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、安全檢查和異常處理，確保機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)不會(huì)對(duì)操作員或環(huán)境造成傷害。4.1.1例：安全運(yùn)動(dòng)代碼片段#定義一個(gè)安全移動(dòng)到目標(biāo)位置的函數(shù)

defsafe_move_to(target_x,target_y,target_z):

"""

該函數(shù)安全地移動(dòng)機(jī)器人到指定的XYZ坐標(biāo)。

在移動(dòng)前，它會(huì)檢查當(dāng)前位置與目標(biāo)位置之間的距離，

如果距離過(guò)近，則直接移動(dòng)；如果距離過(guò)遠(yuǎn)，則采用更慢的速度移動(dòng)，

以避免突然的加速可能導(dǎo)致的碰撞。

"""

#獲取當(dāng)前機(jī)器人位置

current_pose=get_forward()

current_x=current_pose.x

current_y=current_pose.y

current_z=current_pose.z

#計(jì)算目標(biāo)位置與當(dāng)前位置之間的距離

distance=sqrt((target_x-current_x)**2+(target_y-current_y)**2+(target_z-current_z)**2)

#根據(jù)距離設(shè)置移動(dòng)速度

ifdistance>0.1:

speed=0.1#較慢的速度

else:

speed=0.5#較快的速度

#安全移動(dòng)到目標(biāo)位置

movej([target_x,target_y,target_z,0,0,0],a=1.4,v=speed,t=0,r=0)4.1.2解釋上述代碼定義了一個(gè)safe_move_to函數(shù)，該函數(shù)接受目標(biāo)位置的XYZ坐標(biāo)作為參數(shù)。函數(shù)首先獲取機(jī)器人當(dāng)前的位置，然后計(jì)算目標(biāo)位置與當(dāng)前位置之間的距離。如果距離大于0.1米，機(jī)器人將以較慢的速度移動(dòng)，以減少碰撞風(fēng)險(xiǎn)；如果距離小于或等于0.1米，機(jī)器人將以較快的速度移動(dòng)，以提高效率。通過(guò)這種方式，我們確保了機(jī)器人在移動(dòng)時(shí)的安全性，同時(shí)保持了代碼的可重復(fù)使用性。4.2安全編程的調(diào)試與測(cè)試安全編程不僅涉及代碼的編寫(xiě)，還包括了對(duì)代碼的徹底測(cè)試和調(diào)試，以確保在所有預(yù)期和非預(yù)期情況下，機(jī)器人都能安全運(yùn)行。4.2.1例：使用URScript進(jìn)行安全測(cè)試#定義一個(gè)測(cè)試函數(shù)，用于檢查機(jī)器人在特定環(huán)境下的安全移動(dòng)

deftest_safe_movement():

"""

該測(cè)試函數(shù)將機(jī)器人移動(dòng)到一系列預(yù)設(shè)的位置，

并在每次移動(dòng)后檢查機(jī)器人是否處于安全狀態(tài)。

如果檢測(cè)到任何不安全狀態(tài)，測(cè)試將失敗并輸出錯(cuò)誤信息。

"""

#列出一系列測(cè)試位置

test_positions=[

[0.1,0.2,0.3],

[0.4,0.5,0.6],

[0.7,0.8,0.9]

]

#遍歷測(cè)試位置

forpositionintest_positions:

#安全移動(dòng)到測(cè)試位置

safe_move_to(position[0],position[1],position[2])

#檢查機(jī)器人是否處于安全狀態(tài)

ifnotis_robot_in_safe_state():

#如果機(jī)器人不安全，輸出錯(cuò)誤信息并停止測(cè)試

print("Error:Robotisnotinasafestateatposition:",position)

return

#如果所有測(cè)試位置都通過(guò)了安全檢查，輸出測(cè)試成功信息

print("Alltestpositionspassedsafetychecks.")4.2.2解釋test_safe_movement函數(shù)用于測(cè)試機(jī)器人在一系列預(yù)設(shè)位置上的安全移動(dòng)。它首先定義了一個(gè)包含多個(gè)位置的列表，然后遍歷這些位置，使用safe_move_to函數(shù)移動(dòng)機(jī)器人。在每次移動(dòng)后，函數(shù)會(huì)調(diào)用is_robot_in_safe_state函數(shù)（假設(shè)這是一個(gè)檢查機(jī)器人安全狀態(tài)的函數(shù)）來(lái)確保機(jī)器人沒(méi)有進(jìn)入不安全狀態(tài)。如果在任何位置檢測(cè)到不安全狀態(tài)，測(cè)試將失敗并輸出錯(cuò)誤信息。如果所有位置都通過(guò)了安全檢查，測(cè)試將成功完成。4.3持續(xù)集成與安全編程持續(xù)集成（CI）是一種軟件開(kāi)發(fā)實(shí)踐，通過(guò)自動(dòng)化構(gòu)建和測(cè)試，確保代碼的持續(xù)質(zhì)量和安全性。在URScript編程中，持續(xù)集成可以幫助團(tuán)隊(duì)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和修復(fù)安全問(wèn)題。4.3.1例：使用持續(xù)集成進(jìn)行URScript安全檢查在持續(xù)集成環(huán)境中，可以設(shè)置自動(dòng)化腳本來(lái)運(yùn)行URScript的安全測(cè)試。例如，使用Jenkins或GitLabCI，可以創(chuàng)建一個(gè)構(gòu)建作業(yè)，每次代碼提交時(shí)自動(dòng)運(yùn)行安全測(cè)試腳本。#GitLabCI配置文件示例

stages:

-test

safe_test:

stage:test

script:

-"ur_robotmovej([0,0,0,0,0,0],a=1.4,v=0.1,t=0,r=0)"

-"test_safe_movement"

rules:

-if:'$CI_COMMIT_BRANCH==$CI_DEFAULT_BRANCH'4.3.2解釋上述GitLabCI配置文件示例展示了如何設(shè)置一個(gè)持續(xù)集成作業(yè)，用于運(yùn)行URScript的安全測(cè)試。當(dāng)代碼提交到默認(rèn)分支時(shí)，safe_test作業(yè)將被觸發(fā)。作業(yè)首先將機(jī)器人移動(dòng)到一個(gè)安全的初始位置，然后運(yùn)行test_safe_movement函數(shù)來(lái)執(zhí)行一系列安全測(cè)試。如果在測(cè)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)任何安全問(wèn)題，持續(xù)集成系統(tǒng)將立即通知開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，以便他們可以快速修復(fù)問(wèn)題，確保代碼的安全性和質(zhì)量。通過(guò)遵循這些安全編程實(shí)踐，工業(yè)機(jī)器人編程人員可以創(chuàng)建更安全、更可靠的URScript代碼，從而提高生產(chǎn)效率，同時(shí)減少潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。5安全編程的未來(lái)趨勢(shì)與URScript發(fā)展5.1工業(yè)4.0與安全編程在工業(yè)4.0的背景下，安全編程成為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中的關(guān)鍵議題。隨著機(jī)器人與人類(lèi)在生產(chǎn)環(huán)境中的交互日益頻繁，確保機(jī)器人操作的安全性變得至關(guān)重要。URScript，作為UniversalRobots（UR）機(jī)器人的一種專(zhuān)用編程語(yǔ)言，其設(shè)計(jì)初衷即包含了對(duì)安全性的考量。UR機(jī)器人以其協(xié)作性著稱(chēng)，能夠在人類(lèi)工作區(qū)域內(nèi)安全運(yùn)行，這得益于其內(nèi)置的安全功能和URScript的編程支持。5.1.1URScript的安全特性URScript提供了多種安全功能，包括但不限于速度限制、力矩限制、碰撞檢測(cè)和緊急停止機(jī)制。例如，速度限制可以確保機(jī)器人在接近人類(lèi)操作員時(shí)自動(dòng)減速，從而減少潛在的傷害風(fēng)險(xiǎn)。力矩限制則允許機(jī)器人在檢測(cè)到與外部物體的接觸力超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)自動(dòng)停止，避免對(duì)物體或機(jī)器人本身造成損害。5.1.1.1示例代碼：速度限制#設(shè)置機(jī)器人速度限制為100mm/s

speed(100)

#移動(dòng)到目標(biāo)位置

movej(p1,a=1.0,v=100,t=0,r=0)在上述代碼中，speed(100)函數(shù)用于設(shè)置機(jī)器人全局速度限制，而movej函數(shù)中的v=100參數(shù)則用于設(shè)置關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的速度限制。這種速度控制機(jī)制是URScript中實(shí)現(xiàn)安全編程的基礎(chǔ)之一。5.2URScript的更新與安全功能增強(qiáng)隨著UR機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，URScript也在持續(xù)更新，以增強(qiáng)其安全功能。最新的URScript版本引入了更高級(jí)的碰撞檢測(cè)算法，能夠更精確地識(shí)別機(jī)器人與環(huán)境中的物體接觸，并即時(shí)做出反應(yīng)。此外，URScript還支持實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)整機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，確保在復(fù)雜多變的生產(chǎn)環(huán)境中，機(jī)器人能夠持續(xù)安全運(yùn)行。5.2.1碰撞檢測(cè)算法URScript的碰撞檢測(cè)算法基于實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)和機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。當(dāng)機(jī)器人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)，算法會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)其與周?chē)h(huán)境的相對(duì)位置和接觸力。一旦檢測(cè)到潛在的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，機(jī)器人會(huì)立即減速或停止，以避免碰撞發(fā)生。5.2.1.1示例代碼：碰撞檢測(cè)#啟用碰撞檢測(cè)

set_cobotta_collision_detection(True)

#設(shè)置碰撞檢測(cè)閾值

set_collision_threshold(15)

#執(zhí)行任務(wù)

movej(p2,a=1.0,v=100,t=0,r=0)在本例中，set_cobotta_collision_detection(True)用于啟用碰撞檢測(cè)功能，而set_collision_threshold(15)則用于設(shè)置碰撞檢測(cè)的力矩閾值。一旦機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中檢測(cè)到與外部物體的接觸力超過(guò)15Nm，它將自動(dòng)