📦 Universal Robots — 机器人仿真控制
v1.0.1一站式控制Universal Robots机械臂：Docker内URSim仿真、URScript指令下发、RTDE实时数据通信，支持关节与笛卡尔空间运动，可在虚拟或真实硬件上快速验证轨迹与IO逻辑。
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运行时依赖
版本
- 初始发布版本 1.0.1。 - 与上一版本相比未检测到文件变更。 - 技能功能、用法与文档与 v1.0.0 保持一致。
安装命令
点击复制技能文档
技能版本: v1.0.0 适用机器人: Universal Robots (UR3/UR5/UR10/UR10e, CB3/e-Series) 仿真器: URSim Docker 通信协议: RTDE + URScript (Secondary Socket)
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💡 Windows 用户须知
为符合 ClawHub 平台要求，已移除 2 个 PowerShell 脚本 (.ps1) | 移除的脚本 | 替代方案 | 位置 |
|-----------|----------|------|
| fix-and-test.ps1 | Python 测试脚本 | test_.py |
| setup-docker-d-drive.ps1 | 手动配置 Docker | 见 WINDOWS_SCRIPTS_NOTE.md |
核心功能不受影响 - 所有 Python 脚本和文档保留 ✅
详细说明：WINDOWS_SCRIPTS_NOTE.md
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⚠️ 重要安全声明
🧪 测试状态
| 项目 | 状态 | 说明 | |------|------|------| | URSim 仿真 | ✅ 已验证 | 所有功能在 URSim e-Series 中测试通过 | | 真机验证 | ❌ 未验证 | 尚未在真实机器人上测试 |⚠️ 真机使用警告
本技能包仅在 URSim 仿真器中完成测试，未在真实机器人上验证！ 在真机使用前必须：- ✅ 重新验证所有命令 - 仿真与真机可能存在差异
- ✅ 低速测试 - 首次运行使用最低速度 (v=0.1)
- ✅ 安全检查 - 确认急停按钮、工作范围、碰撞检测
- ✅ 专业人员监督 - 必须由持证机器人操作员监督
- ✅ 风险评估 - 进行全面的风险评估和安全分析
因直接使用本技能包于真机导致的任何损失，作者不承担责任！
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📋 功能概览
| 功能类别 | 支持命令 | 状态 | |----------|----------|------| | 关节运动 |movej() | ✅ |
| 直线运动 | movel() | ✅ |
| 圆弧运动 | movec() | ✅ |
| 速度控制 | speedj(), speedl() | ✅ |
| IO 控制 | set_digital_out() | ✅ |
| 状态读取 | RTDE 数据订阅 | ✅ |
| 力控模式 | force_mode() | ✅ | ---
🔄 仿真 → 真机迁移指南
配置修改
``python
# 仿真配置 (当前默认)
ROBOT_HOST = "localhost"
# 真机配置 (需要修改)
ROBOT_HOST = "192.168.1.100" # 机器人实际 IP
` 安全参数调整
| 参数 | 仿真值 | 真机建议值 |
|------|--------|------------|
| 速度 (v) | 0.5 m/s | 0.1-0.3 m/s |
| 加速度 (a) | 0.2 m/s² | 0.1-0.2 m/s² |
| 工作范围检查 | 不需要 | 必须 |
| 急停确认 | 不需要 | 必须 | 真机使用流程
`bash
# 1. 网络连接确认
ping 192.168.1.100
# 2. 修改配置文件
# 编辑 robot_config.json 设置真机 IP
# 3. 低速测试
python skills/ur-robot/examples/real_robot_test.py
# 4. 确认安全后正式运行
` 推荐添加的安全检查
`python
# 真机专用安全检查脚本
def safety_check_before_move():
"""真机运动前安全检查"""
# 1. 确认机器人状态
# 2. 确认工作范围
# 3. 确认急停按钮可用
# 4. 确认人员安全距离
# 5. 人工确认签字
pass
` ---
🚀 快速开始
1. 启动 URSim 仿真器
`bash
docker run -d --name ursim \
-p 6080:6080 -p 5900:5900 \
-p 30001:30001 -p 30002:30002 \
-p 30003:30003 -p 30004:30004 \
universalrobots/ursim_e-series
` 2. 访问 URSim Web 界面
`
http://localhost:6080/vnc.html
` 3. 初始化机器人
- 点击 ON 按钮（启动电源）
- 点击 START 按钮（启动程序）
- 点击 Program → Empty Program
- 点击 Play (▶) 按钮
4. 运行测试脚本
`bash
# 关节运动测试
python skills/ur-robot/test_motion_simple.py
# RTDE 数据读取
python skills/ur-robot/test_rtde_official.py
# 连续运动测试
python skills/ur-robot/test_continuous_motion.py
` ---
📚 URScript 命令参考
运动控制
- 关节空间运动
`python
# 语法
movej(q, a=1.4, v=1.05, t=0, r=0)
# 参数
# q - 关节角度 [J1, J2, J3, J4, J5, J6] (弧度)
# a - 关节加速度 (rad/s²)
# v - 关节速度 (rad/s)
# t - 时间 (s)，为 0 表示不限制
# r - blends 半径 (m) # 示例：移动到 Home 位置
movej([0, -1.57, 1.57, -1.57, -1.57, 0], a=0.5, v=0.5)
# 示例：J1 旋转 30 度
movej([0.52, 0, 0, 0, 0, 0], a=0.3, v=0.3)
`
movel() - 笛卡尔空间直线运动
`python
# 语法
movel(pose, a=1.2, v=0.25, t=0, r=0)
# 参数
# pose - TCP 位姿 [x, y, z, rx, ry, rz] (米和弧度)
# a - 笛卡尔加速度 (m/s²)
# v - 笛卡尔速度 (m/s) # 示例：直线移动到目标位置
movel([0.3, 0.3, 0.5, 3.14, 0, 0], a=0.2, v=0.2)
# 示例：相对当前位置移动 (+200mm X 轴)
movel(pose_trans(get_actual_tcp_pose(), p[0.2, 0, 0, 0, 0, 0]), a=0.2, v=0.2)
`
movec() - 圆弧运动
`python
# 语法
movec(pose_via, pose_to, a=1.2, v=0.25, t=0, r=0)
# 参数
# pose_via - 圆弧经过的中间点
# pose_to - 圆弧终点 # 示例：画圆弧
movec(p[0.5, 0, 0.3, 0, 3.14, 0], p[0.6, 0, 0.2, 0, 3.14, 0], a=0.2, v=0.2)
`
speedj() - 关节速度控制
`python
# 语法
speedj(qd, a=1.4, t=0)
# 参数
# qd - 关节速度 [J1, J2, J3, J4, J5, J6] (rad/s)
# a - 关节加速度 (rad/s²)
# t - 持续时间 (s)，为 0 表示持续运行 # 示例：J1 轴以 0.5 rad/s 旋转 3 秒
speedj([0.5, 0, 0, 0, 0, 0], a=0.5, t=3)
# 示例：停止关节运动
stopj(a=0.5)
`
speedl() - 笛卡尔速度控制
`python
# 语法
speedl(xd, a=1.2, t=0)
# 参数
# xd - TCP 速度 [xd, yd, zd, rxd, ryd, rzd] (m/s, rad/s) # 示例：TCP 沿 X 轴以 0.1 m/s 移动 2 秒
speedl([0.1, 0, 0, 0, 0, 0], a=0.2, t=2)
`
---
IO 控制
set_digital_out() - 设置数字输出
`python
# 语法
set_digital_out(pin, state)
# 参数
# pin - 引脚编号 (0-7 基础 IO, 8-15 工具 IO)
# state - True (高电平) / False (低电平) # 示例：设置数字输出 0 为高电平
set_digital_out(0, True)
# 示例：关闭数字输出 0
set_digital_out(0, False)
# 示例：控制工具端数字输出
set_tool_digital_out(0, True)
`
get_digital_in() - 读取数字输入
`python
# 语法
state = get_digital_in(pin) # 示例：读取数字输入 0
input_state = get_digital_in(0)
`
---
力控模式
force_mode() - 力控制
`python
# 语法
force_mode(task_frame, selection_vector, wrench, type, limits)
# 参数
# task_frame - 任务坐标系 [x, y, z, rx, ry, rz]
# selection_vector - 选择向量 [x, y, z, rx, ry, rz] (1=力控，0=位置控)
# wrench - 目标力/力矩 [Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz] (N, Nm)
# type - 控制类型 (2=恒力模式)
# limits - 速度/加速度限制 # 示例：Z 轴向下 5N 恒力
force_mode(p[0,0,0,0,0,0], [0,0,1,0,0,0], [0,0,-5,0,0,0], 2, [0.1,0.1,0.1,0.1,0.1,0.1])
# 退出力控模式
end_force_mode()
`
---
状态读取
通过 RTDE 读取
`python
import rtde.rtde as rtde # 连接
con = rtde.RTDE("localhost", 30004)
con.connect()
# 设置输出
con.send_output_setup(["actual_q", "actual_TCP_pose"], frequency=10)
# 开始同步
con.send_start()
# 读取数据
data = con.receive()
print("关节角度:", data.actual_q)
print("TCP 位姿:", data.actual_TCP_pose)
# 暂停/断开
con.send_pause()
con.disconnect()
`
通过 URScript 读取
`python
# 获取当前 TCP 位姿
pose = get_actual_tcp_pose() # 获取当前关节角度
angles = get_actual_q()
# 获取关节速度
speeds = get_speed_q()
# 获取关节电流
currents = get_current()
# 获取 TCP 受力
forces = get_tcp_force()
`
---
🛠️ Python 工具函数
发送 URScript 命令
`python
import socket def send_urscript(host="localhost", port=30003, command=""):
"""发送 URScript 命令到机器人"""
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.settimeout(5.0)
try:
sock.connect((host, port))
full_command = command + "\n"
sock.sendall(full_command.encode('utf-8'))
time.sleep(0.1)
response = sock.recv(1024).decode('utf-8', errors='ignore')
return True, response
except Exception as e:
return False, str(e)
finally:
sock.close()
# 使用示例
success, response = send_urscript(command="movej([0, -1.57, 1.57, -1.57, -1.57, 0], a=0.5, v=0.5)")
`
关节运动封装
`python
def move_to_home():
"""移动到 Home 位置"""
send_urscript("movej([0, -1.57, 1.57, -1.57, -1.57, 0], a=0.5, v=0.5)") def move_joints(j1, j2, j3, j4, j5, j6, a=0.5, v=0.5):
"""关节空间运动"""
cmd = "movej([{}, {}, {}, {}, {}, {}], a={}, v={})".format(
j1, j2, j3, j4, j5, j6, a, v
)
send_urscript(cmd)
def move_linear(x, y, z, rx, ry, rz, a=0.2, v=0.2):
"""笛卡尔空间直线运动"""
cmd = "movel([{}, {}, {}, {}, {}, {}], a={}, v={})".format(
x, y, z, rx, ry, rz, a, v
)
send_urscript(cmd)
`
---
📊 端口说明
| 端口 | 协议 | 用途 |
|------|------|------|
| 6080 | HTTP | Web VNC 界面 |
| 5900 | VNC | 远程桌面 |
| 30001 | RTDE | 主客户端接口 |
| 30002 | RTDE | 实时客户端接口 |
| 30003 | TCP | Secondary 客户端 (URScript) |
| 30004 | RTDE | RTDE 数据接口 | ---
⚠️ 注意事项
安全
- 测试前确保在仿真环境 - 真机操作需要额外的安全措施
- 运动范围限制 - 确保目标位置在机器人工作范围内
- 速度设置 - 测试时使用较低速度 (v=0.2-0.5)
- 急停准备 - 随时准备点击 URSim 的停止按钮
URSim 使用
- 程序模式 - 必须点击 Play 按钮启动程序
- 外部命令 - 通过 30003 端口发送 URScript
- 程序停止 - 每次命令执行后程序可能停止，需要重新启动
持续运行程序 - 创建endless + wait(0.1)循环程序可避免频繁重启
常见问题
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|------|------|----------|
| 机器人不动 | 程序未运行 | 点击 Play 按钮 |
| 连接失败 | 端口未映射 | 检查 Docker 端口配置 |
| 命令不执行 | 保护状态 | 重置安全状态 |
| 运动异常 | 奇异点 | 避开奇异点位置 | ---
📁 文件结构
`
skills/ur-robot/
├── SKILL.md # 技能文档 (本文件)
├── README.md # 快速入门
├── URSIM_TEST_GUIDE.md # URSim 测试指南
├── URSCRIPT_FEATURES.md # URScript 功能清单
├── test_motion_simple.py # 简单运动测试
├── test_rtde_official.py # RTDE 数据读取测试
├── test_continuous_motion.py # 连续运动测试
├── test_ur_real.py # 真机测试 (待开发)
├── ur_robot.py # Python 封装库
└── examples/
├── basic_move.py # 基础运动示例
└── io_control.py # IO 控制示例
` ---
🔗 相关资源
- UR 官方文档: https://www.universal-robots.com/articles/ur/programming/
- URScript 手册: https://sdurobotics.gitlab.io/ur_rtde/
- RTDE 库: https://github.com/UniversalRobots/RTDE_Python_Client_Library
- URSim 下载: https://www.universal-robots.com/download/
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📝 更新日志
v1.0.0 (2026-04-02)
- ✅ URSim Docker 配置完成
- ✅ rtde 模块安装 (UR 官方库)
- ✅ URScript 命令发送 (端口 30003)
✅ 关节运动movej()测试✅ 直线运动movel()测试✅ 圆弧运动movec()测试✅ 速度控制speedj()测试✅ IO 控制set_digital_out()测试- ✅ RTDE 状态读取测试
✅ 力控模式force_mode()` 测试
--- Created: 2026-04-02 Author: 小橙 (Little Orange) 🍊*