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在 ABB 机器人系统中，自定义外轴（如轨道、变位机、旋转台等非标配附加轴）的配置需要通过系统参数设置、机械参数校准及运动学模型定义来实现，确保外轴与机器人协同工作。以下是自定义外轴的关键步骤、配置要点及注意事项：

一、自定义外轴的前提条件

1. 硬件兼容性

• 外轴驱动单元（如 ABB 的 DSQC 系列驱动模块）需与机器人控制柜型号匹配（如 IRC5、OmniCore 等），支持 PROFIBUS/PROFINET 等通信协议。

• 电机需符合 ABB 伺服系统要求（如额定电压、功率、编码器类型，通常为绝对值编码器），机械结构需明确轴类型（旋转轴 / 线性轴）、行程范围、减速比等参数。

2. 软件环境

• 机器人系统版本需支持外轴扩展（如 RobotWare 6.0 及以上），需安装对应外轴配置工具（如RobotStudio中的 “Mechanical Unit” 功能）。

二、自定义外轴配置步骤

1. 物理安装与接线

• 机械安装：固定外轴机械结构（如轨道底座、减速机），确保与机器人基座相对位置固定，记录外轴原点位置（后续校准用）。

• 电气接线：

• 电机动力线（U/V/W）连接至控制柜内对应驱动模块的输出端。

• 编码器信号线接入驱动模块的反馈接口，确保屏蔽层接地（减少干扰）。

• 急停、限位开关（正 / 负极限）接入安全回路，接线需符合 ABB 安全标准（如 PNOZ 安全继电器回路）。

2. 在 RobotStudio 中定义外轴参数

使用 ABB 官方编程软件RobotStudio配置外轴，步骤如下：

• 新建机械单元（Mechanical Unit）：

1. 打开 RobotStudio，连接机器人系统（在线模式）或新建离线项目。

2. 进入 “控制器”→“配置”→“机械单元”，点击 “添加”，选择外轴类型（“Linear Axis” 线性轴 / “Rotational Axis” 旋转轴）。

• 设置基础参数：

  参数类别	关键参数示例（以旋转轴为例）
  轴标识	名称（如 “TurnTable”）、轴号（如 6 轴机器人外轴设为 7 轴）
  机械参数	减速比（如 100:1）、行程范围（如 0°~360°）、极限位置值
  电机参数	电机型号（如 ABB M2004 系列）、编码器分辨率、额定转速
  运动参数	最大速度（°/s）、加速度（°/s²）、加加速度（Jerk）

• 关联驱动模块：在 “驱动单元” 配置中，选择外轴对应的驱动模块（如 DSQC609），分配总线地址（如 PROFINET 的 IP 地址），确保通信链路通畅。

3. 外轴校准与标定

• 零点校准：

1. 手动将外轴移动至机械原点（如限位开关触发位置），在示教器中执行 “Calibrate Axis”→“Mastering”。

2. 若为绝对编码器，通过 “Encoder Reference” 设置零点偏移值；若为增量编码器，需每次上电后回原点（通过程序触发回零指令）。

• 负载校准：在外轴挂载负载后，进入 “Load Identification” 功能，通过机器人自动运行测试，计算外轴负载惯量、重心位置，优化伺服参数（避免运行中振动或过载）。

4. 系统参数生效与测试

• 重启机器人控制柜，使配置参数生效，在示教器中查看 “Mechanical Units” 列表，确认外轴状态为 “Operational”。

• 单轴测试：用示教器点动外轴（JOG 模式），检查运动方向是否与设定一致（反向可在参数中勾选 “Reverse Direction”），速度是否平稳，限位开关是否正常触发急停。

• 协同运动测试：编写简单程序（如机器人与外轴同步移动），验证运动学模型正确性，例如：

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三、常见问题与解决方法

1. 外轴无法被系统识别

• 原因：驱动模块未正确配置、通信总线断线或地址冲突。

• 解决：检查驱动模块电源及总线接线，在 “Controller Configuration” 中核对外轴数量与驱动单元匹配度，重新分配总线地址。

2. 运动时卡顿或超调

• 原因：PID 参数不匹配、负载惯量设置错误。

• 解决：在 “Motion Settings” 中调整外轴的位置增益（Kp）、速度增益（Kv），通过 “Load Identification” 重新校准负载参数。

3. 零点丢失或定位不准

• 原因：编码器线缆松动、零点偏移未校准。

• 解决：检查编码器接线，重新执行 “Mastering”，若为增量编码器，需在程序起始处添加回原点指令（MoveAbsJ）。

4. 协同运动时轨迹偏差

• 原因：外轴与机器人基座的相对位置参数错误（如 X/Y/Z 偏移）。

• 解决：在 “Mechanical Unit” 的 “base frame” 中修正外轴基准坐标系，通过激光跟踪仪或手动测量调整偏移值。

四、注意事项

• 自定义外轴需符合 ABB 的机械单元安全规范，尤其是负载不得超过驱动单元额定扭矩，行程极限需接入硬件急停回路（避免软件故障导致超程）。

• 若外轴涉及复杂运动学（如多轴联动变位机），需在 RobotStudio 中搭建 3D 模型，通过 “Kinematic Model” 定义各轴联动关系，避免运动干涉。

• 配置完成后，建议备份系统参数（Backup功能），防止后续调试中参数丢失。

通过以上步骤，可实现 ABB 机器人对自定义外轴的精准控制，满足柔性化生产需求（如焊接变位机、上下料轨道等场景）。