重要前提说明: 爱普生没有底层原生支持第三方力传感器的伺服阻抗接口(对标库卡 RSI、ABB‑EGM、发那科 DPM);官方力控只有自家选购件 Force‑Guide(爱普生原厂石英力传感器),直接深度集成伺服。 第三方力传感器(ATI、onRobot 等)无法直接接入伺服闭环做硬件级实时力阻抗控制;有两套开发方案: 1)上位 PC 外部闭环方案(C#/LabVIEW 做上位机,通过RC+.NET API 控制机器人)【推荐,闭环在上位 PC】2)机器人内部 SPEL + 多任务轮询读取力数据,做软件逻辑偏移(周期慢,只适合低速简单搜索,不适合打磨恒力)
硬件通讯链路:第三方力传感器输出网口 TCP‑IP(或 ModbusTCP);可以接交换机,同时连接上位 PC 与机器人控制器 RC700‑A / RC700E。
方案选型对比
表格
| 方案 | 闭环位置 | 通讯周期 | 适用场景 | 缺点 |
|---|---|---|---|---|
| 上位 PC 闭环(.NET API) | 外部 PC | 约 10‑30ms | 轴孔搜索、简易压装;优先选这套 | 需要额外 PC;不是伺服层 4ms 级实时;不适合高速打磨 |
| SPEL + 内部多任务读取 | 机器人控制器内 | 50‑120ms 轮询 | 简单力触发停止;低速点动搜索;不能做连续路径恒力柔顺 | 周期慢,实时性差;连续轨迹柔顺震荡风险很高 |
| 原厂 Force‑Guide | 伺服底层 | 4ms | 装配、打磨恒力;实时阻抗;工业量产项目 | 只能用爱普生自家传感器,硬件成本固定 |
结论:第三方传感器做连续恒力打磨不推荐爱普生;优先考虑库卡 RSI、ABB‑EGM;爱普生第三方只适合低速装配搜索。
完整操作步骤:上位 PC 闭环方案(C# + RC+ .NET API + 第三方 6D 力传感器)
步骤 1:硬件安装与布线
机械安装:腕部法兰依次安装【第三方 6D 力传感器 → 工装夹具】;
完成机器人本体 TCP 标定;在 RC + 软件录入完整工具 TOOLDATA(重心、重量);
网络组网:交换机;
第三方力传感器网口;
爱普生 RC700 控制器 LAN 口;
开发 PC 网口; 设置同一网段静态 IP;
注意:第三方力传感器信号不走机器人本体手腕内部线缆,全部外部走线。
步骤 2:力传感器本身调试
使用传感器厂商配套软件,电脑直连传感器;
设置传感器 IP,完成传感器零点标定;确认可以稳定读取 Fx,Fy,Fz,Mx,My,Mz 六维力力矩;
记录通讯协议(TCP Socket / Modbus‑TCP);确认通讯读写正常;
先脱离机器人把力传感器调通;再接入机器人项目。
步骤 3:爱普生控制器侧配置(RC + 软件)
RC + 安装对应版本的 RC+ .NET API(VB‑Guide 选件);控制器开启外部 API 通信权限;
在 RC + 内示教名义工艺路径点位;保存点位;
逻辑:上位 PC 读取名义点位,再叠加基于力偏差计算出来的偏移量,下发新目标位置给到机器人;机器人本体只执行位置运动;力‑位闭环全部跑在上位 C# 程序;机器人这边没有伺服层阻抗柔顺。
SPEL + 写一段简单后台程序,允许上位 PC 接管运动;机器人侧只保留 IO 安全联锁;
'机器人端简单后台程序,等待上位PC控制
Function Main
Motor On
Do
Wait 0.05
Loop
Fend
机器人端程序只保持电机上电;全部运动指令由外部 PC 通过.NET API 下发
MoveL直线运动指令。
步骤 4:上位 PC 软件逻辑开发 (C# 示例逻辑)
上位程序 3 个并行线程:
线程 A:力传感器读取线程(高速):循环读取六维力数据;做滤波;减去传感器零点偏移;
线程 B:机器人状态读取线程:读取机器人当前 TCP 实时笛卡尔坐标(X,Y,Z,U,V,W);
线程 C:闭环控制线程(导纳算法)
读取当前力偏差 ΔF = Factual‑Ftarget;
导纳公式:位移偏移量 ΔP = Kp * ΔF(自定义柔顺增益 Kp);
目标位置 = 当前机器人 TCP 坐标 + ΔP;
通过.NET API 下发新的直线运动 Move 指令到机器人;
每一次根据力值,微调下一段运动目标点;模拟柔顺。
步骤 5:坐标系转换处理
力传感器输出坐标系是传感器本体坐标系;机器人 TCP 是工具坐标系; 上位代码必须做坐标矩阵变换:把传感器读到的力矢量转换到机器人 TOOL 坐标系或者 base 坐标系,否则柔顺方向会错乱。
步骤 6:安全逻辑开发
上位程序必须增加保护:
力超限急停;调用 API 紧急停止;
行程限位,限制 TCP 最大偏移范围,防止机器人跑超行程;
机器人急停信号回读到上位 PC,上位立刻停止闭环运算。
步骤 7:现场调试
空载试运行;关闭闭环,只监控力读数;
小增益 Kp 起步;增益从很小慢慢往上调;增益过大发生震荡;
运动速度尽量降低,v≤50‑80 mm/s;速度高闭环不稳定;
备选方案二:SPEL + 内部多任务
直接在机器人控制器内部跑,不需要上位 PC;但是通讯周期慢。
硬件组网同上;传感器以太网接入交换机;
SPEL + 开启多任务,任务 A 做运动;任务 B 用
NetOpen / NetRead以太网 Socket 循环读取力传感器数据;根据读到力值,使用
TGo相对偏移指令做微量步进偏移;
缺点:SPEL + 的网络读写周期长;不能实时伺服修正;只能做 “读到力之后走一小段相对位移”;无法实现连续路径恒力跟随;适合简单搜索、碰到力就停止的场景。
示例逻辑伪代码
Task ForceReadTask '后台任务持续读取力
'Main主任务执行名义移动;每移动一小段读取力,判断是否需要TGo偏移
项目选型避坑要点
不要幻想第三方传感器直接在爱普生机器人上实现伺服底层阻抗柔顺;爱普生控制器不对外开放伺服层力反馈接口;这点和库卡 RSI、ABB‑EGM 有本质区别。
量产连续恒力打磨工况,优先采购爱普生原厂 Force‑Guide 整套;第三方上位闭环方案只适合研发、小批量低速装配工位。
上位闭环方案的延迟是硬伤;增益不能调太大;速度不能高;调试重点在于滤波和柔顺增益 Kp。
坐标变换是最容易出错点;传感器安装姿态一旦旋转,必须做矩阵坐标转换,不然柔顺方向反向错乱。

