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
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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，非常好用，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，同时学习了控制机械臂的几个注意的点，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机器人的连接通过局域网络，通信采用了TCP/IP协议，在机械臂中可以设置自己的IP和端口，如我工作时设置的192.168.0.77:30003，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。
机器人操作时有两个连接端口

控制端口：即UR机器人设置的通信端口，如我这里设置的30003；
状态端口：RODBUS端口，同一个IP的502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RODBUS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RODBUS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RODBUS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RODBUS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RODBUS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；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

指令后面必须加回车换行，即"\r\n"
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arc，速度单位为m/s，加速度单位为m/s²

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，单位为米
u v w为三个轴的目标旋转角度，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));