奇異點(diǎn)概述

　　大部分6軸關(guān)節(jié)型機(jī)器人，由于機(jī)械限位或軟限位的限制，在其運(yùn)動(dòng)空間中會(huì)出現(xiàn)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)無(wú)解的情況，也就是基于坐標(biāo)的規(guī)劃運(yùn)動(dòng)無(wú)法明確的逆向轉(zhuǎn)化為機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)軸的旋轉(zhuǎn)角度，在機(jī)器人工作空間中這些逆運(yùn)動(dòng)學(xué)無(wú)解的點(diǎn)就被稱為“奇異點(diǎn)”。機(jī)器人奇異點(diǎn)大致可以分為以下三種類型。

　　肩部奇異點(diǎn)：肩部奇異點(diǎn)是在機(jī)器人手腕的中心與J1軸關(guān)節(jié)在同一條直線上時(shí)發(fā)生。這種情況下，會(huì)導(dǎo)致關(guān)節(jié)軸1和4試圖瞬間旋轉(zhuǎn)180度。

　　肘部奇異點(diǎn)：當(dāng)機(jī)器人手腕的中心與關(guān)節(jié)軸2和3處于同一平面時(shí)，會(huì)產(chǎn)生肘部奇異點(diǎn)。肘部奇異點(diǎn)看起來(lái)像機(jī)器人“伸得太遠(yuǎn)”，導(dǎo)致肘部鎖定在某個(gè)空間位置。

　　腕部奇異點(diǎn)：當(dāng)機(jī)器人的兩個(gè)手腕軸（關(guān)節(jié)軸4和6）在同一條直線上時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況，這可能會(huì)導(dǎo)致這些關(guān)節(jié)試圖立即旋轉(zhuǎn)180度。

　　對(duì)于肩部奇異點(diǎn)與肘部奇異點(diǎn)，只要限制機(jī)器人作業(yè)范圍，就可輕易地回避。但是，腕部奇異點(diǎn)在機(jī)器人工作區(qū)域的幾乎所有位置都有可能發(fā)生。機(jī)器人在通過(guò)這些腕部奇異點(diǎn)或者其附近時(shí)，機(jī)器人腕部軸中的J4軸與J6軸，將在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行回轉(zhuǎn)量大的運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人產(chǎn)生極度怪異的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；若是此時(shí)限制腕部軸的運(yùn)行速度，則會(huì)導(dǎo)致工具中心點(diǎn)（TCP）的速度變慢，同時(shí)機(jī)器人也將與所示教的運(yùn)行軌跡產(chǎn)生偏離。

　　針對(duì)腕部奇異點(diǎn)，F(xiàn)ANUC機(jī)器人提供了奇異點(diǎn)回避功能，能夠?qū)崟r(shí)回避腕部的奇異點(diǎn)，并且此功能在機(jī)器人執(zhí)行程序時(shí)和手動(dòng)運(yùn)行時(shí)都可以使用。

　　通過(guò)使用奇異點(diǎn)回避功能可以實(shí)現(xiàn)：避免機(jī)器人腕部關(guān)節(jié)軸發(fā)生過(guò)度的回轉(zhuǎn)，能夠平順地通過(guò)腕部的奇異點(diǎn)，這樣就能夠使機(jī)器人工具中心點(diǎn)（TCP）的速度保持不變。

　　FANUC機(jī)器人奇異點(diǎn)回避功能屬于機(jī)器人系統(tǒng)軟件選項(xiàng)，若是需要使用此功能，需要額外安裝Singularity Avoidance（R792）和Motion Package（R809）系統(tǒng)軟件選項(xiàng)。對(duì)于不同型號(hào)的機(jī)器人，奇異點(diǎn)回避功能可能會(huì)不受支持。

　　使用注意事項(xiàng)

　　FANUC機(jī)器人奇異點(diǎn)回避功能，在使用過(guò)程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：

　　奇異點(diǎn)回避功能只限于搬運(yùn)工具應(yīng)用型（HandingPRO）的機(jī)器人，對(duì)于有協(xié)調(diào)控制、跟蹤拾取、連續(xù)旋轉(zhuǎn)、圖形生成等附加功能的機(jī)器人無(wú)法同時(shí)使用。

　　此功能只對(duì)機(jī)器人的直線運(yùn)動(dòng)有效，圓弧運(yùn)動(dòng)則不能生效。

　　使用奇異點(diǎn)回避功能時(shí)，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)的腕部姿態(tài)與示教的姿態(tài)有時(shí)不同。不僅是經(jīng)過(guò)奇異點(diǎn)的路徑軌跡點(diǎn)，而且后續(xù)的路徑軌跡點(diǎn)的姿態(tài)也有可能被更改。

　　機(jī)器人單步運(yùn)行時(shí)，前進(jìn)和后退有可能執(zhí)行不同的動(dòng)作。為避免這種差異，以單步方式運(yùn)行前進(jìn)時(shí)，機(jī)器人實(shí)際的姿態(tài)與示教的姿態(tài)不同的情況下，示教器會(huì)顯示“MOTN-208形態(tài)無(wú)法達(dá)到”的報(bào)警。此時(shí)，若在該點(diǎn)處執(zhí)行位置修改，則后退運(yùn)行時(shí)的動(dòng)作會(huì)成為與前進(jìn)運(yùn)行時(shí)相同的動(dòng)作。

　　手動(dòng)操作時(shí)和程序運(yùn)行時(shí)，奇異點(diǎn)附近的動(dòng)作有時(shí)會(huì)不同。

　　機(jī)器人路徑軌跡點(diǎn)在奇異點(diǎn)范圍內(nèi)時(shí)，示教的路徑軌跡點(diǎn)將被更改。

　　在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角部分，此功能有可能無(wú)法使用。