本文就基于 C#的 ABB 机械臂二次开发相关内容做一个介绍，主要包括与机械臂控制器的连接和断开、机械臂 RAPID 程序变量的读写、机械臂输入信号的监听和输出信号的控制、机械臂当前位姿的读取。

ABB SDK

经过两年多对机械臂的接触，真觉得 ABB 机械臂好用。不仅仅是因为精度较高，更重要的是比较开放，支持 C#的二次开发，甚至也支持网络服务器开发，通过 RESTful API 实现控制。个人认为是机械臂行业的龙头老大。

https://developercenter.robotstudio.com/pc-sdk

这个网址是 ABB 机械臂 PC SDK 的开发者中心，提供了 C#、VB 两种语言的二次开发 API 文档和一些简单案例。但目前似乎只支持 Windows 系统。我采用的是 C#语言进行开发。

在这个网址找到 SDK 安装包并安装到本地，在目录中找到三个 dll 文件(ABB.Robotics.Controllers.PC.dll、RobotStudio.Services.RobApi.dll、RobotStudio.Services.RobApi.Desktop.dll)，在 C#程序中对其进行引用。

ABB SDK结构

ABB SDK结构

上图是 SDK 源程序的结构图，在项目开头引入对应命名空间。

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using ABB.Robotics.Controllers;
using ABB.Robotics.Controllers.Discovery;
using ABB.Robotics.Controllers.MotionDomain;
using ABB.Robotics.Controllers.RapidDomain;
using ABB.Robotics.Controllers.IOSystemDomain;

然后就可以敲代码实现一些功能了。

机械臂控制器的连接和断开

先上代码。

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private NetworkScanner scanner = null;
public Controller robot = null;

private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
    //机器人通信模块
    try
    {
        scanner = new NetworkScanner();
    }
    catch (Exception)
    {
        MessageBox.Show("ABBSDK初始化错误");
    }
}

private void btn_ConnectRob_Click(object sender, EventArgs e)
{
    try
    {
        //扫描网络中的控制器
        scanner.Scan();
        //获取扫描到的控制器信息
        ControllerInfoCollection controllers = scanner.Controllers;
        //遍历信息
        foreach (ControllerInfo controllerInfo in controllers)
        {
            //判断控制器是否可用，是否是需要连接的
            if (controllerInfo.Availability == Availability.Available && (controllerInfo.SystemName == textB_RobID.Text || controllerInfo.Id == textB_RobID.Text))
            {
                //创建控制器对象
                robot = ControllerFactory.CreateFrom(controllerInfo);
                //登录
                robot.Logon(UserInfo.DefaultUser);
                MessageBox.Show("robot登录成功");
            }

        }
        if (robot == null)
        {
            MessageBox.Show("robot登录失败，未找到对应机械臂");
        }
    }
    catch (Exception exception)
    {
        MessageBox.Show(exception.Message, Name, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
        return;
    }
}

private void btn_CloseRob_Click(object sender, EventArgs e)
{
    try
    {
        //判断是否已连接
        if (RobControl.IsConnected(robot))
        {
            //控制器登出
            robot.Logoff();
            MessageBox.Show("robot已断开连接");
        }
    }
    catch (Exception exception)
    {
        MessageBox.Show(exception.Message, Name, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error);
        return;
    }

}

//判断是否连接
public bool IsConnected(Controller controller)
{
    if (controller == null || controller.CurrentUser == null) return false;
    return controller.Connected;
}

控件设计如下：
两个按钮分别控制控制器的连接和断开，连接控制器时连接名称为 TextBox 文本字符串的控制器。

连接断开控制器

连接断开控制器

连接控制器的基本流程是：

  1. 先创建一个扫描器，使用Scan()对当前局域网中的所有机械臂控制器进行扫描；
  2. 通过扫描器的Controllers属性将所有信息存入集合中，每个控制器信息以ControllerInfo的形式储存，包含的控制器的名称、ID、IP、是否虚拟、是否可用等信息。
  3. 创建一个Controller对象，调用ControllerFactory.CreateFrom()方法创建控制器，方法传入扫描到的ControllerInfo。
  4. 使用控制器的Logon()方法实现登录。

断开控制器就比较简单了，对已登录的控制器执行Logoff()方法登出。

机械臂 RAPID 程序变量的读写

首先是变量读取：

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RapidData rapiddata = robot1.Rapid.GetTask(cTasks1.Text.ToString()).GetModule(cBmodules1.Text.ToString()).GetRapidData(cvalue1.Text.ToString());
value1.Text = rapiddata.StringValue.ToString();
textBox1.Text = rapiddata.RapidType.ToString();

依次通过 Task、Module、变量名获取对应的RapidData，然后可以通过RapidData的StringValue属性获取值、通过RapidType变量类型。

对于变量写入，必须要将机械臂控制器置于自动模式，而且要事先知道要修改变量的类型：

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RapidData data = robot1.Rapid.GetTask(cTasks1.Text.ToString()).GetModule(cBmodules1.Text.ToString()).GetRapidData(cvalue1.Text.ToString());
if (data.RapidType.ToString() == "robtarget")
{
    RobTarget tempdata = (RobTarget)data.Value;
    tempdata.FillFromString2(value1.Text.ToString());
    //请求权限并写入控制器
    using (Mastership m = Mastership.Request(robot1.Rapid))
    {
        data.Value = tempdata;
    }
}

首先读出要写入的变量，获取RapidData类型数据，将其值强制转换为其类型，通过FillFromString2()方法传入新值的内容，然后请求权限将这个值重新赋给RapidData数据的值即可。

机械臂输入信号的监听和输出信号的控制

机械臂的 IO 操作需要调用开发包的IOSystem模块。下面针对数字信号，实现信号读取、信号值改变、输入信号监听三个方面。

信号获取

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Signal sig = robot.IOSystem.GetSignal(IOName.Text);
DigitalSignal digitalSig = (DigitalSignal)sig;
int val = digitalSig.Get();

获取的val即为名为IOName.Text的数字信号的值，为 0 或 1。

信号写入

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Signal sig = robot1.IOSystem.GetSignal(IOName.Text);
DigitalSignal digitalSig = (DigitalSignal)sig;
if (IOValue.Text == "1")
{
    digitalSig.Set();
}
else if (IOValue.Text == "0")
{
    digitalSig.Reset();
}

digitalSig.Set()表示将数字信号置 1，digitalSig.Reset()表示将数字信号置 0。

信号监听

可以向信号的Changed事件添加预订，该预订在信号状态反转时触发。

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Signal sig = robot1.IOSystem.GetSignal(IOName.Text);
DigitalSignal digitalSig = (DigitalSignal)sig;
sig.Changed += new EventHandler<SignalChangedEventArgs>(sig_Changed);

private void sig_Changed(object sender, SignalChangedEventArgs e)
{
    //通过e获取监听到的信号状态
    SignalState state = e.NewSignalState;
    float val = state.Value;
}

通过val可以获取监听变量的值，如果值变为期望的状态则可以在后续代码添加相应的动作。

机械臂当前位姿的读取

获取当前位姿的功能在开发包的MotionSystem中。获取当前位姿有两种形式：

  1. 一种是获取当前机械臂末端位姿，包含 xyz 坐标和四元数构成的姿态；
  2. 另一种是六个关节的偏移角。

首先看第一种，获取末端位姿：

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RobTarget robtarget = robot1.MotionSystem.ActiveMechanicalUnit.GetPosition(CoordinateSystemType.WorkObject);
xvalue.Text = robtarget.Trans.X.ToString();
yvalue.Text = robtarget.Trans.Y.ToString();
zvalue.Text = robtarget.Trans.Z.ToString();
q1value.Text = robtarget.Rot.Q1.ToString();
q2value.Text = robtarget.Rot.Q2.ToString();
q3value.Text = robtarget.Rot.Q3.ToString();
q4value.Text = robtarget.Rot.Q4.ToString();

然后是第二种，获取六关节偏移角：

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JointTarget jointtarget = robot1.MotionSystem.ActiveMechanicalUnit.GetPosition();
value1.Text = a.RobAx.Rax_1.ToString();
value2.Text = a.RobAx.Rax_2.ToString();
value3.Text = a.RobAx.Rax_3.ToString();
value4.Text = a.RobAx.Rax_4.ToString();
value5.Text = a.RobAx.Rax_5.ToString();
value6.Text = a.RobAx.Rax_6.ToString();