ABB機器人之高級編程 安全域World Zone的使用

一、簡介

World Zones的作用是在機器人位于用戶專門定義的區域內時，停止該機器人或設置一個輸出信號。

有如下特性：

1、當TCP或者關節值 進入某個區間或離開某個區間的時候，Set一個輸入輸出信號；

2、當機器人到達某個區間的邊界時，停止機器人；

3、可以定義 長方體、圓柱體、球體以及關節值區域；

4、可以通過啟動自動激活，也可以使用程序進行激活與禁用；

5、手動、自動都有效；

6、如果是多機器人系統，每個機器人都有自己獨立的World Zone。

二、典型應用

1、當兩臺機器人的工作區域部分重疊時?？赏ㄟ^World Zones監控來安全地消除這兩臺機器人相撞的可能性；

2、當該機器人的工作區域內有某種永久性障礙或某些臨時外部設備時?？蓜摻ㄒ粋€禁區來防止機器人與此類設備相撞；

3、指明相關機器人正處在一個“允許用可編程邏輯控制器（PLC）來開始執行程序”的位置；

4、出于安全考慮，不可使用此功能進行人員安全的保護。

三、數據類型

數據類型

描述

wztemporary

wztemporary的作用是識別臨時全局區域，并可用在RAPID程序中的任何位置。

可通過RAPID指令來禁用、重新啟用或擦除臨時全局區域。當載入一段新程序時，或當從MAIN例程的起點處開始執行程序時，系統便會自動擦除臨時全局區域。

wzstationary

wzstationary的作用是識別固定全局區域，并僅能用在與事件“通電”相關聯的一則事件例程中。定義事件例程方面的信息請參見操作員手冊 - 帶 FlexPendant 的 IRC5。

固定全局區域會始終處于激活狀態，而重啟（先關閉電源然后再打開電源，或更改系統參數）則會再次激活此類區域。無法通過RAPID指令來禁用、啟用或擦除固定全局區域。

如果涉及到安全問題，則應使用固定全局區域。

shapedata

shapedata的作用是描述一個全局區域的幾何形狀。

可將全局區域定義為4種不同的幾何形狀：

?一個方盒，所有側面都與全局坐標系平行

?一個圓柱體，與全局坐標系的z軸平行

?一個球體

?針對機器人軸和／或外軸的一個關節角區

VAR shapedata volume;

四、指令

1、WZBoxDef - 定義一個箱形全局區域

WZBoxDef（World Zone Box Definition）用于定義擁有直線箱形狀，且各側均與世

界坐標系各軸平行的全局區域。

如：

VAR shapedata volume;

CONST pos corner1:=[200,100,100];

CONST pos corner2:=[600,400,400];

WZBoxDef Inside, volume, corner1, corner2;

定義坐標與世界坐標系各軸平行，且由對角corner1和corner2所定義的直線箱。

用機器人定義，需要使用WobJ0.

變元 WZBoxDef [Inside] | [Outside] Shape LowPoint HighPoint

2、WZCylDef (全局區域圓柱體定義)為，用于定義外形為圓柱形，且圓柱軸與世界坐標

系z軸平行的全局區域。

VAR shapedata volume;

CONST pos C2:=[300,200,200];

CONST num R2:=100;

CONST num H2:=200;

WZCylDef Inside, volume, C2, R2, H2;

定義底圓中心C2、半徑R2且高度H2的圓柱體。

變元 WZCylDef [Inside] | [Outside] Shape CentrePoint Radius Height

3、WZSphDef - 定義球形全局區域

VAR shapedata volume;

CONST pos C1:=[300,300,200];

CONST num R1:=200;

WZSphDef Inside, volume, C1, R1;

根據其中心C1及其半徑R1，定義命名為volume的球體。

變元 WZSphDef [Inside] | [Outside] Shape CentrePoint Radius

4、WZHomeJointDef - 定義內部接頭的全局區域

WZHomeJointDef（World Zone Home Joint Definition）用于定義接頭坐標系中的

全局區域，以便將機械臂和外軸作為HOME或SERVICE位置。

VAR wzstationary home;

PROC power_on()

VAR shapedata joint_space;

CONST jointtarget home_pos := [ [ 0, 0, 0, 0, 0, -45], [ 0, 9E9,9E9, 9E9, 9E9, 9E9] ];

CONST jointtarget delta_pos := [ [ 2, 2, 2, 2, 2, 2], [ 5, 9E9,9E9, 9E9, 9E9, 9E9] ];

WZHomeJointDef Inside, joint_space, home_pos, delta_pos;

WZDOSet Stat, home Inside, joint_space, do_home, 1;

ENDPROC

變元 WZHomeJointDef [Inside] | [Outside] Shape MiddleJointVal DeltaJointVal

有關某些軸的值9E9意味著不應該監控該軸。編程期間，

無效外軸亦得出9E9。

5、WZLimJointDef - 定義有關接頭內限制的全局區域

WZLimJointDef（World Zone Limit Joint Definition）用于定義接頭坐標系中的全

局區域，以便將機械臂和外軸用于工作區域的限制。

VAR wzstationary work_limit;

PROC power_on()

VAR shapedata joint_space;

CONST jointtarget low_pos:= [ [ -90, 9E9, 9E9, 9E9, 9E9, 9E9],[ -1000, 9E9, 9E9, 9E9, 9E9, 9E9]];

CONST jointtarget high_pos := [ [ 90, 9E9, 9E9, 9E9,9E9, 9E9],[ 9E9, 9E9, 9E9, 9E9, 9E9, 9E9] ];

WZLimJointDef Outside, joint_space, low_pos, high_pos;

WZLimSup Stat, work_limit, joint_space;

ENDPROC

程序執行和點動期間，固定式全局區域work_limit的定義和啟用，將機械臂軸1的工

作區域限制在-90到+90度，并將外軸extax.eax_a限制在-1000 mm。

變元 WZLimJointDef [Inside] | [Outside] Shape LowJointVal HighJointVal

五、啟用及停用

1、WZEnable - 啟用臨時全局區域監控

WZEnable（World Zone Enable）用于重新啟用對臨時全局區域的監控，其預先定

義，以便停止移動或設置輸出。

VAR wztemporary wzone

PROC ...

WZLimSup Temp, wzone, volume;

MoveL p_pick, v500, z40, tool1;

WZDisable wzone;

MoveL p_place, v200, z30, tool1;

WZEnable wzone;

MoveL p_home, v200, z30, tool1;

ENDPROC

當向p_pick移動時，檢查機械臂TCP的位置，以便其不會進入指定體積wzone。當轉

到p_place時，不實施該監控，但是在轉到p_home前，重新啟用該監控。

2、WZDisable - 停用臨時全局區域監控

WZDisable（World Zone Disable）用于停用對臨時全局區域的監控，其預先定義以

便停止移動或設置輸出。

VAR wztemporary wzone;

PROC...

WZLimSup Temp, wzone, volume;

MoveL p_pick, v500, z40, tool1;

WZDisable wzone;

MoveL p_place, v200, z30, tool1;

ENDPROC

當向p_pick移動時，檢查機械臂TCP的位置，以便其不會進入指定體積wzone。當轉

到p_place時，不實施該監控。

3、WZFree - 擦除臨時全局區域監控

WZFree（World Zone Free）用于擦除臨時全局區域的定義，其預先定義，以便停止

移動或設置輸出。

VAR wztemporary wzone;

PROC ...

WZLimSup Temp, wzone, volume;

MoveL p_pick, v500, z40, tool1;

WZDisable wzone;

MoveL p_place, v200, z30, tool1;

WZEnable wzone;

MoveL p_home, v200, z30, tool1;

WZFree wzone;

ENDPROC

當向p_pick移動時，檢查機械臂TCP的位置，以便其不會進入指定體積wzone。當轉

到p_place時，不實施該監控，但是在轉到p_home前，重新啟用該監控。當達到該

位置時，擦除全局區域定義。

4、WZDOSet - 啟用全局區域，設置數字信號輸出

WZDOSet（World Zone Digital Output Set）用于定義行動，并啟用全局區域，以監控機械臂移動。在執行該指令后，當機械臂TCP或機械臂/外軸（接頭中的區域）位于指定全局區域內，或正在接近全局區域時，將數字信號輸出信號設置為指定值。

VAR wztemporary service;

PROC zone_output()

VAR shapedata volume;

CONST pos p_service:=[500,500,700];

WZSphDef Inside, volume, p_service, 50;

WZDOSet Temp, service Inside, volume, do_service, 1;

ENDPROC

機械臂TCP在程序執行期間位于指定球體內時，或出現點動時，有關在設置信號

do_service的應用程序中的臨時全局區域service的定義。

變元 WZDOSet [Temp] | [Stat] WorldZone [Inside] | [Before] Shape Signal SetValue

啟用規定的全局區域。從此刻起，監控機械臂TCP位置（或機械臂/外接頭位置），且

當機械臂TCP位置（或機械臂/外接頭位置）位于體積（Inside）內或接近體積

（Before）邊界時，將設置輸出。

如果使用WZHomeJointDef或WZLimJointDef連同WZDOSet，則僅當所有有效軸以

及接頭空間監控位于接頭空間前或內部時，方才設置數字信號輸出信號。

5、WZLimSup - 啟用全局區域限制監控

WZLimSup（World Zone Limit Supervision）用于定義行動，并啟用全局區域，以監控機械臂或外軸的工作區域。

執行該指令后，在程序執行和點動期間，當機械臂TCP達到規定全局區域，或當機械

臂/外軸達到接頭中的規定全局區域時，移動得以停止。

VAR wzstationary max_workarea;

PROC POWER_ON()

VAR shapedata volume;

WZBoxDef Outside, volume, corner1, corner2;

WZLimSup Stat, max_workarea, volume;

ENDPROC

包含箱外區域（臨時儲存在volume中）以及行動工作區域監控的固定式全局區域

max_workarea的定義和啟用。在進入箱外區域之前，機械臂在出現錯誤消息時停止。