ABB机器人之高级编程：安全域World Zone 的使用

一、简介

World Zones的作用是在机器人位于用户专门定义的区域内时，停止该机器人或设置一个输出信号。

有如下特性：

1、当TCP或者关节值 进入某个区间或离开某个区间的时候，Set一个输入输出信号；

2、当机器人到达某个区间的边界时，停止机器人；

3、可以定义 长方体、圆柱体、球体以及关节值区域；

4、可以通过启动自动激活，也可以使用程序进行激活与禁用；

5、手动、自动都有效；

6、如果是多机器人系统，每个机器人都有自己独立的World Zone。

二、典型应用

1、当两台机器人的工作区域部分重叠时。可通过World Zones监控来安全地消除这两台机器人相撞的可能性；

2、当该机器人的工作区域内有某种永久性障碍或某些临时外部设备时。可创建一个禁区来防止机器人与此类设备相撞；

3、指明相关机器人正处在一个“允许用可编程逻辑控制器（PLC）来开始执行程序”的位置；

4、出于安全考虑，不可使用此功能进行人员安全的保护。

三、数据类型

数据类型

描述

wztemporary

wztemporary的作用是识别临时全局区域，并可用在RAPID程序中的任何位置。

可通过RAPID指令来禁用、重新启用或擦除临时全局区域。当载入一段新程序时，或当从MAIN例程的起点处开始执行程序时，系统便会自动擦除临时全局区域。

wzstationary

wzstationary的作用是识别固定全局区域，并仅能用在与事件“通电”相关联的一则事件例程中。定义事件例程方面的信息请参见操作员手册 - 带 FlexPendant 的 IRC5。

固定全局区域会始终处于激活状态，而重启（先关闭电源然后再打开电源，或更改系统参数）则会再次激活此类区域。无法通过RAPID指令来禁用、启用或擦除固定全局区域。

如果涉及到安全问题，则应使用固定全局区域。

shapedata

shapedata的作用是描述一个全局区域的几何形状。

可将全局区域定义为4种不同的几何形状：

•一个方盒，所有侧面都与全局坐标系平行

•一个圆柱体，与全局坐标系的z轴平行

•一个球体

•针对ABB机器人轴和／或外轴的一个关节角区

VAR shapedata volume;

四、指令

1、WZBoxDef - 定义一个箱形全局区域

WZBoxDef（World Zone Box Definition）用于定义拥有直线箱形状，且各侧均与世

界坐标系各轴平行的全局区域。

如：

>VAR shapedata volume;

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

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

WZBoxDef \Inside, volume, corner1, corner2;

定义坐标与世界坐标系各轴平行，且由对角corner1和corner2所定义的直线箱。

用机器人定义，需要使用WobJ0.

变元 WZBoxDef [\Inside] | [\Outside] Shape LowPoint HighPoint

2、WZCylDef (全局区域圆柱体定义)为，用于定义外形为圆柱形，且圆柱轴与世界坐标

系z轴平行的全局区域。

VAR shapedata volume;

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

CONST num R2:=100;

CONST num H2:=200;

WZCylDef \Inside, volume, C2, R2, H2;

定义底圆中心C2、半径R2且高度H2的圆柱体。

变元 WZCylDef [\Inside] | [\Outside] Shape CentrePoint Radius Height

3、WZSphDef - 定义球形全局区域

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

CONST num R1:=200;

WZSphDef \Inside, volume, C1, R1;

根据其中心C1及其半径R1，定义命名为volume的球体。

变元 WZSphDef [\Inside] | [\Outside] Shape CentrePoint Radius

4、WZHomeJointDef - 定义内部接头的全局区域

WZHomeJointDef（World Zone Home Joint Definition）用于定义接头坐标系中的

全局区域，以便将机械臂和外轴作为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

变元 WZHomeJointDef [\Inside] | [\Outside] Shape MiddleJointVal DeltaJointVal

有关某些轴的值9E9意味着不应该监控该轴。编程期间，

无效外轴亦得出9E9。

5、WZLimJointDef - 定义有关接头内限制的全局区域

WZLimJointDef（World Zone Limit Joint Definition）用于定义接头坐标系中的全

局区域，以便将机械臂和外轴用于工作区域的限制。

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

程序执行和点动期间，固定式全局区域work_limit的定义和启用，将机械臂轴1的工

作区域限制在-90到+90度，并将外轴extax.eax_a限制在-1000 mm。

变元 WZLimJointDef [\Inside] | [\Outside] Shape LowJointVal HighJointVal

五、启用及停用

1、WZEnable - 启用临时全局区域监控

WZEnable（World Zone Enable）用于重新启用对临时全局区域的监控，其预先定

义，以便停止移动或设置输出。

>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

到p_place时，不实施该监控，但是在转到p_home前，重新启用该监控。

2、WZDisable - 停用临时全局区域监控

WZDisable（World Zone Disable）用于停用对临时全局区域的监控，其预先定义以

便停止移动或设置输出。

VAR wztemporary wzone;

PROC...

WZLimSup \Temp, wzone, volume;

MoveL p_pick, v500, z40, tool1;

WZDisable wzone;

MoveL p_place, v200, z30, tool1;

ENDPROC

当向p_pick移动时，检查机械臂TCP的位置，以便其不会进入指定体积wzone。当转

到p_place时，不实施该监控。

3、WZFree - 擦除临时全局区域监控

WZFree（World Zone Free）用于擦除临时全局区域的定义，其预先定义，以便停止

移动或设置输出。

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

当向p_pick移动时，检查机械臂TCP的位置，以便其不会进入指定体积wzone。当转

到p_place时，不实施该监控，但是在转到p_home前，重新启用该监控。当达到该

位置时，擦除全局区域定义。

4、WZDOSet - 启用全局区域，设置数字信号输出

WZDOSet（World Zone Digital Output Set）用于定义行动，并启用全局区域，以监控机械臂移动。在执行该指令后，当机械臂TCP或机械臂/外轴（接头中的区域）位于指定全局区域内，或正在接近全局区域时，将数字信号输出信号设置为指定值。

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

机械臂TCP在程序执行期间位于指定球体内时，或出现点动时，有关在设置信号

do_service的应用程序中的临时全局区域service的定义。

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

启用规定的全局区域。从此刻起，监控机械臂TCP位置（或机械臂/外接头位置），且

当机械臂TCP位置（或机械臂/外接头位置）位于体积（\Inside）内或接近体积

>（\Before）边界时，将设置输出。

如果使用WZHomeJointDef或WZLimJointDef连同WZDOSet，则仅当所有有效轴以

及接头空间监控位于接头空间前或内部时，方才设置数字信号输出信号。

5、WZLimSup - 启用全局区域限制监控

WZLimSup（World Zone Limit Supervision）用于定义行动，并启用全局区域，以监控机械臂或外轴的工作区域。

执行该指令后，在程序执行和点动期间，当机械臂TCP达到规定全局区域，或当机械

臂/外轴达到接头中的规定全局区域时，移动得以停止。

>VAR wzstationary max_workarea;

PROC POWER_ON()

VAR shapedata volume;

WZBoxDef \Outside, volume, corner1, corner2;

WZLimSup \Stat, max_workarea, volume;

ENDPROC

包含箱外区域（临时储存在volume中）以及行动工作区域监控的固定式全局区域

max_workarea的定义和启用。在进入箱外区域之前，机械臂在出现错误消息时停止。

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