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在 ABB 机器人的实际应用中，SingArea（奇异区域）的设置是解决奇异点问题的关键手段，尤其在需要高精度、高连续性的轨迹运动场景（如焊接、装配、喷涂）中应用广泛。以下是几个典型的具体应用案例，展示SingArea如何结合轨迹规划策略解决实际问题：

案例 1：汽车底盘焊接 —— 规避肩部奇异点

场景

某汽车生产线中，ABB IRB 6700 机器人需对底盘框架进行多段连续焊接，轨迹需从底盘左侧移动到右侧，中途经过肩关节附近的奇异点区域（肩部奇异点表现为机器人大臂与小臂轴线接近共线，导致末端绕工具 Z 轴旋转灵活性丧失）。若不处理，焊接过程中可能出现焊枪旋转卡顿、速度波动，导致焊缝不均匀。

问题分析

焊接轨迹经过肩部奇异点附近时，机器人关节速度会异常波动（如 2 轴、3 轴速度骤增），导致焊枪姿态不稳定，影响焊接质量，甚至触发10036（关节位置超限）错误。

SingArea应用策略

1. 定义奇异区域：在 RobotStudio 中通过SingArea标记肩部奇异点周围 ±5° 关节角度范围为 “警戒区域”。

2. 离线轨迹优化：在轨迹规划时，让路径在SingArea外绕行 —— 在接近奇异点前，通过MoveL指令微调焊枪 Z 轴高度（偏移 50mm），避开奇异区域后再回归原轨迹。

3. 在线监测：程序中加入CheckSingularity函数，实时检测当前位置与SingArea的距离，若意外进入区域，自动降低速度（如从 v800 降至 v300），避免冲击。

核心代码片段

plaintext

! 焊接前检测是否接近肩部奇异区域
IF CheckSingularity(CurrentPos,肩奇异点ID) < SingAreaThreshold THEN
    ! 进入警戒区域，减速并微调路径
    MoveL Offs(WeldTarget1, 0, 0, 50), v300, z10, gun1; ! Z轴偏移避开奇异区
ELSE
    ! 正常速度运动
    MoveL WeldTarget1, v800, z10, gun1;
ENDIF

! 执行焊接
ArcL WeldStart, WeldEnd, v500, ...;

效果

焊接轨迹连续平滑，焊枪姿态稳定，焊缝合格率从 82% 提升至 99%，未再出现关节速度异常报错。

案例 2：电子元件装配 —— 解决腕部奇异点

场景

某 3C 工厂使用 ABB IRB 1200 机器人装配手机摄像头模组，需将镜头从料盒取出后旋转 90° 并插入主板插槽。腕部（4、5、6 轴）在旋转过程中易出现三轴共线的腕部奇异点，导致镜头旋转卡顿，无法精准对位。

问题分析

腕部奇异点会导致机器人失去一个旋转自由度，镜头旋转时可能出现 “卡滞”，对位误差超过 0.1mm（装配要求≤0.05mm），导致模组损坏。

SingArea应用策略

1. 定义腕部奇异区域：通过示教器设置腕部奇异点附近 ±3° 关节角度为SingArea，并设置 “强制绕行” 策略。

2. 姿态预调整：在取料后、进入SingArea前，通过MoveJ指令预先调整腕部姿态（如将 5 轴角度从 0° 微调至 5°），避免 4、5、6 轴共线。

3. 轨迹分段规划：将旋转轨迹拆分为 “接近段 - 旋转段 - 插入段”，其中旋转段避开SingArea，确保旋转过程中关节角度变化均匀。

核心代码片段

plaintext

! 从料盒取镜头（初始姿态）
MoveJ PickPos, v500, fine, gripper1;

! 预调整腕部姿态，避开腕部奇异区域
MoveJ PreAdjustPos, v300, fine, gripper1; ! 5轴角度从0°调整至5°

! 旋转90°（路径避开SingArea）
MoveL RotatePos, v200, z5, gripper1;

! 插入主板插槽
MoveL InsertPos, v100, fine, gripper1;

效果

镜头旋转过程平滑，对位误差控制在 0.03mm 以内，装配良率从 90% 提升至 99.5%，杜绝了因奇异点导致的模组损坏。

案例 3：大型工件喷涂 —— 全局路径规避奇异区域

场景

某农机厂使用 ABB IRB 7600 机器人对拖拉机驾驶室进行整体喷涂，驾驶室尺寸大，机器人需在大范围空间内运动，轨迹中存在多个奇异点（肩部 + 腕部混合），若处理不当会导致喷涂厚度不均（速度波动导致）。

问题分析

机器人在驾驶室顶部与侧面切换时，易同时接近肩部和腕部奇异点，导致运动速度骤降（从 v1000 降至 v200），喷涂区域出现堆漆；而离开奇异点时速度骤升，出现漏喷。

SingArea应用策略

1. 全局奇异区域建模：在 RobotStudio 中通过SingArea功能标记所有潜在奇异点（3 个肩部 + 2 个腕部），并设置区域优先级（腕部奇异点优先级高于肩部）。

2. 离线路径重规划：利用 RobotStudio 的 “自动规避” 功能，让喷涂轨迹整体偏移（如沿 X 轴平移 100mm），远离所有SingArea，确保全程关节速度稳定在 v800±50。

3. 速度平滑控制：在程序中加入ConfL指令（线性运动柔顺性），即使接近SingArea边缘，也通过关节速度梯度调整（而非骤变）保持喷涂一致性。

效果

喷涂轨迹全程速度稳定，涂层厚度偏差从 ±0.08mm 降至 ±0.02mm，返工率从 15% 降至 2%。

案例总结：SingArea应用的核心思路

1. 精准定义区域：根据机器人型号（如 IRB 6700 vs 1200）和工况，设置合理的SingArea范围（角度或距离），避免过大限制工作空间或过小失效。

2. 离线 + 在线结合：离线通过 RobotStudio 仿真规划绕行路径，在线通过CheckSingularity实时监测，双重保障。

3. 优先级与策略匹配：复杂场景中对多奇异点设置优先级（如腕部奇异点影响更大，优先规避），并结合姿态调整、路径偏移、速度控制等策略。

通过SingArea的灵活应用，可从根本上解决奇异点导致的运动不稳定问题，确保机器人在高精度、高连续性任务中的可靠性。