RoboDK TwinTrack
TwinTrack
RoboDK TwinTrack是一个只需要通过"动作模仿"简化工业机器人编程流程的技术。它通过模仿人类动作来快速实现机器人自动化。该系统通过6D测量系统捕捉操作人员的动作轨迹，并精确复现到工业机器人上。
RoboDK TwinTrack 提供了一种通过人类动作示教机器人自动化的方式，可用于喷涂、抛光、去毛刺、点胶、焊接等多种制造场景...
使用TwinTrack示教的一个优势是，你可以用你的机器人模拟生产操作，机器人会复现相同的动作。这种机器人编程方法不需要使用 3D 模型。也不需要操作员使用计算机。这将为你节省大量时间，让你可以更快地开始机器人编程。
RoboDK TwinTrack 需要一个 6自由度测量系统和一个手持式探针或工具，这样你就可以用手模仿制造操作。
RoboDK 支持来自 50 个不同机器人制造商的600 多个机器人。这意味着你可以对 RoboDK 支持的任何机械臂进行编程。你还可以创建自己的机器人和机械装置。
利用 TwinTrack 和 RoboDK 校准工具，你可以创建高精度的机器人程序。使用良好的测量系统，位置精度可达 0.150 毫米。通常精度水平在很大程度上取决于机器人的质量和尺寸。通过使用 RoboDK 校准工具，你可以精确地创建数字孪生程序。
Video：RoboDK TwinTrack产品演示：https://youtu.be/hFHZKQNVXrM?t=30。
安装要求
使用 TwinTrack 工具需要安装 RoboDK TwinTrack 插件，并搭配一个测量系统。
硬件要求如下：
1.一个或多个工业机械臂。
2.6自由度测量系统。支持的测量系统包括：
a.HTC Vive Trackers (SteamVR)
b.Full Virtual Reality kit (SteamVR)
c.具有6自由度功能的激光跟踪器，支持 RoboDK 驱动器
d.Creaform C-Track
e.OptiTrack Camera system （推荐4台PrimeX13）
Note：TwinTrack 许可证不包括兼容的测量系统。RoboDK 不生产也不销售测量系统。
Important：HTC Vive追踪器或虚拟现实基站并非为精确测量设计。要获得最佳精度，请使用激光跟踪仪等专业计量系统。
1.必须安装 RoboDK 软件，并获取相应的TwinTrack 许可证。
2.如果要自动运行机器人程序，你需要为机器人控制器配备兼容的机器人驱动程序。
3.安装TwinTrack RoboDK插件：
a.下载TwinTrack插件（.rdkp 文件）。
b.双击文件安装插件，并在RoboDK 中打开。
c.如果在工具栏看不到 TwinTrack选项，那么在主菜单中选择：工具➔Add-in Manager，然后双击TwinTrack，即可在工具栏看到TwinTrack。
Note：RoboDK插件需要在插件里Enable启用它。双击TwinTrack rdkp 文件时，此插件应自动加载。如未自动加载，你需要返回Add-in Manager章节找到相关信息。
Note： TwinTrack菜单和工具栏应如图所示自动显示。你可以通过点击：工具➔插件，并双击加载项的加载标签来显示或隐藏TwinTrack加载项（或其他加载项）。
使用SteamVR与HTC Vive追踪器配置
本节将指导配置SteamVR。可通过自制工具配合追踪器手动模拟加工动作，再由机器人复现相同轨迹。
RoboDK TwinTrack支持所有SteamVR兼容设备，包括v1-v3版本的HTC Vive追踪器，包括HTC Vive追踪器v1至v3版本。
Note：HTC Vive追踪器是使用RoboDK TwinTrack最具性价比的解决方案。一套完整系统包含两个追踪器和2个Valve Index基站，价格可控制在2000美元以内。可将追踪器安装在定制探针或工具上，通过手动操作模拟制造流程。
Important：虽然可将HTC Vive追踪器用于工业场景的机器人仿真编程，但该系统最初为游戏设计，不保证精度。如需高精度结果，请改用激光跟踪仪等专业设备。
Important：自2024年4月起，RoboDK提供独立的SteamVR安装包，无需安装Steam或修改SteamVR配置文件：https://robodk.com/downloads/private/SteamVR-TwinTrack-v1.27.5.zip。若你使用独立版本，可直接跳转至步骤4。
配置步骤：
1.若没有安装过Steam，那么先创建一个 Steam账户。
2.然后安装SteamVR，它属于Steam的扩展插件，可以为虚拟现实和6D追踪提供支持。
3.如果你没有或不需要VR头显，你需要这样操作：
a.打开此路径的文件，并在文本编辑器里根据要求编辑：
C:/Program Files (x86)/Steam\steamapps\common\SteamVR\drivers\null\resources\settings
default.vrsettings
设置"enable": true, （默认为false）
b.打开此路径的文件，并在文本编辑器里根据要求编辑：
C:/Program Files (x86)/Steam\steamapps\common\SteamVR\resources\settings\
default.vrsettings
并设置
"requireHmd": false, （默认为 true）
"forcedDriver"："null"，（默认为空""）
"activateMultipleDrivers": true, （默认为 false）
关闭SteamVR ，然后再打开。
4.打开SteamVR并按照说明设置系统。如果你不使用VR头显，可以接受所有默认设置。
5.配对追踪器为探头：
a.按住追踪器上的电源按钮2秒钟启动（未配对时亮蓝灯）。
b.打开菜单，点击Devices➔Pair Controller
c.选择选项：HTC ViveTracker 配对成功后绿灯常亮。
若要解除连接，可按住电源键2秒，指示灯将变为蓝色（可能会闪烁）。
Important：每个追踪器需单独连接USB无线接收器。
6.将跟踪器角色设置为：Held in hand。
a.在菜单中点击Settings
b.选择Controllers
c.选择Manage Trackers
d.设置Tracker Role：Held in hand
e.设置Hand：Any hand（默认设置）
7.自定义控制器绑定设置：
a.打开SteamVR➔Settings
b.打开Advanced Settings➔Show
c.选择 Controllers
d.选择 Show Old Bindings UI
e.选择 RoboDK
f.选择Currend Controller，设置:Vive Tracker in Hand（可能已经设置过）。
g.在当前绑定中选择Edit
h.你应该能看到追踪器默认的绑定设置。
Tip：为了在示教目标和得分点获得最佳性能，你可以禁用以下两个选项：打开RoboDK点击：工具➔选项➔其他，取消勾选"等待渲染更新"和 "显示所有VR设置"，最后确定。
设置TwinTrack
要使用TwinTrack系统，需在RoboDK中加载机器人模型，并连接机器人与测量系统。建议同步构建工作站3D模型（包含工具与工件模型），可有效预防碰撞风险。
8.加载机器人模型：
a.选择:文件➔ 打开机器人库。机器人库将显示在RoboDK中。
b.使用过滤器查找机器人。
c.选择 "下载"，双击下载文件，RoboDK 工作站会自动加载机器人。
d.或者，直接从在线资源库（https://robodk.com/cn/library）下载机器人文件，然后用 RoboDK 打开文件（.robot 文件）。
9.连接测量系统：
a.将测量系统连接到电脑。
b.选择 "连接 "并连接至测量系统。确保所需的软件也已安装。根据你使用的测量系统，你可能需要配置跟踪器的IP地址。
10.连接到机器人：
a.在菜单中点击：连接➔连接机器人。
b.输入机器人 IP 和端口。
c.点击：连接。
Note：某些机器人控制器需要遵循特定的设置或特定的软件选项。更多信息详见机器人驱动程序章节。
系统校准指南
本节将指导完成机器人及测头的校准流程。此校准只需执行一次，但对获取高精度结果至关重要。
开始校准前，建议加载工作单元的3D模型。这有助于在校准过程中自动避免碰撞。如果没有各组件的3D模型，你只需加载平面、立方体和球体等基本几何体来标记需要避开的区域。
机器人校准
本节介绍如何使用 RoboDK TwinTrack 和测量系统自动校准机器人。通过RoboDK TwinTrack与测量系统自动校准机器人，可使离线编程或示教再现的精度最高达0.150毫米（实际精度取决于机器人质量与规格）。
建议在构建机器人单元或进行重大修改（如更改工具的有效载荷）后执行机器人校准。这有助于获得最佳精度。
建议在开始前加载工作站3D模型，可自动规避校准过程中的碰撞风险。若无完整组件模型，可用平面/立方体/球体等基础几何体标记禁入区域。
你可以在菜单栏中选择：TwinTrack➔Calibrate robot，启动机器人校准程序。
该操作将指导你校准机器人，包括自动生成用于校准和验证的点。RoboDK 可以自动生成跟踪器可见的点。
机器人校准程序需采集约200组测量数据，从机器人Home位开始。
一旦设置准备就绪，与机器人的通信也已正常建立，正常校准过程将耗时 15-30 分钟。
该系统不需要特殊的夹具或附件，只需根据跟踪器基准跟踪工具的位置。
如果因为目标不可见而错过一些测量，也没有关系。
Note： 有关如何校准机器人的详细信息，请参阅机器人校准程序。
探头校准
必须校准测头尖端以确保其精度符合公差要求。通过绕固定点移动测头完成校准：
校准探针针尖的方法是将针尖绕静态点移动。
在菜单栏选择：TwinTrack➔ Calibrate/Validate Probe Tip 开始工具校准。
在本例中，由于我们使用的是 Creaform HandyProbe，因此可以使用 Creaform VXElements 软件校准探头，并使用 RoboDK 进行验证。
要验证探针的针尖，你只需在静态点周围移动，RoboDK 就会显示精度。
Note： Creaform HandPROBE 或 Leica T-Probe 等某些测头可在工具顶端提供虚拟测头，因此无需校准。
Tip：你可以选择 TwinTrack➔ Export CSV Measurements（导出 CSV 测量值）来记录测量值。
离线编程
你可以在没有真实机器人的情况下使用示教功能。这意味着，在使用真正的机器人之前，你可以仅使用测量系统离线模拟机器人并为其编程。
你只需要一个具有明确坐标系的零件作为参考。
准备好测量系统和工件后，可以按照以下步骤定义测量设备的坐标系：
1.右键单击工件的坐标系（或夹具坐标系）。
2.选择：Update the Measurements Reference。
3.按照屏幕上的说明，依次示教原点、X+点、Y+点完成坐标系标定。
测量系统将相应更新，然后你就可以继续示教点、曲线或其他坐标系了。
目标点示教
使用 RoboDK TwinTrack，你可以通过探头示教点手动创建机器人目标。
在菜单栏点击TwinTrack➔Teach Targets，启动目标示教模式。TwinTrack工具栏中也有Teach Targets按钮。
RoboDK 可根据你手的位置实时计算并显示机器人的位置。你可以轻松查看机器人可以到达的区域。
Tip：更改 TCP 的方向可改变 RoboDK 选择的机器人默认方向。
在这个模式下，每按一次测头按钮即可记录一个目标点位置。当需要生成完整程序时，按下测头的第二个按钮，RoboDK将自动进行轨迹仿真。
●测头第一按钮：记录目标点
●第二按钮：生成并仿真程序
●长按第二按钮：实际执行程序
Video：如何使用 RoboDK TwinTrack 创建目标：https://youtu.be/xiFEHs1GMdg?t=28。
Note：可通过在菜单栏中选择：TwinTrack➔ Settings更改趋近距离以及趋近和运行速度等其他设置。
曲线示教
通过RoboDK TwinTrack系统，你可以使用测头手动创建机器人运动轨迹或连续曲线路径。
你可以在菜单栏中选择：TwinTrack➔ Teach Curves来启动示教目标模式。TwinTrack工具栏中也有Teach Curves按钮。
RoboDK系统会根据手部位置实时计算并显示对应的机器人位姿，可视化显示机器人可达工作区域。
按住测头的第一个按钮，即可创建曲线。一旦要创建程序，你可以按下探头的第二个按钮，RoboDK 就会创建并模拟程序：
●持续按住测头【第一按钮】进行连续路径示教
●按下【第二按钮】生成并仿真运动程序
●长按【第二按钮】将程序发送至实体机器人执行
Video：如何使用 RoboDK TwinTrack 创建曲线：https://youtu.be/_Tu4dj88Vv4?t=44。
Note：你可以通过在菜单栏中选择：TwinTrack➔ Settings ，更改运行速度和其他设置，如程序名称模式。
坐标系标定技术
使用 RoboDK TwinTrack，你可以探测和定位坐标系（或参考坐标系），从而定位机器人工作区中的物体。
右键点击坐标系，选择 "Probe Reference"。
Tip： 如果没有自定义参考坐标系，请务必添加新的参考坐标系连接到机器人底座上（选择：程序➔添加参考坐标系）。
然后，你应按以下顺序探究 3 点：
1.原点的第一点。
2.沿着正 X 轴的第二个点。
3.沿着正 Y 轴的第三个点。
通过正确设置坐标系，你可以对机器人进行远程编程。例如，如果你有一个正确定义的夹具，当你想为一个新部件编程时，你只需在办公室或家里就可以完成，甚至无需靠近机器人。
Video：如何使用 RoboDK TwinTrack 创建坐标系：https://youtu.be/IP2UMXQk-nY?t=32。
动态物体曲线示教
如果测量系统支持同时跟踪多个物体，则可以在移动物体上创建曲线、目标和坐标系。操作步骤与静态物体相同。
主要区别在于需要实时跟踪移动物体（使用跟踪器或反射目标）。例如，如果使用 Creaform C-Track 测量系统，则应在零件参考部分指定模型，并将其链接到所代表的坐标系。
需要在 RoboDK 中建立坐标系层级依赖关系，这样你就可以定义相对于移动目标的新坐标系。
这种零件编程方法可能不如静态零件编程准确，动态示教精度通常比静态模式低30-40%。
Note：建议缩短取样时间，以获得更准确的结果。
Video：动态曲线示教实例（Creaform HandyPROBE）：https://youtu.be/EcIcLnLeOm8?t=28。
TwinTrack参数设置
本节介绍 TwinTrack 配置，通过这些设置可以更好地自定义TwinTrack 的默认行为。
在菜单栏中选择：TwinTrack➔Settings，打开下图所示的设置窗口。
其中，你可以更改用于显示手持设备和参考坐标系的默认名称。你还可以自定义趋近速度和趋近距离。
Tip：将接近距离设置为 0 毫米，可禁用接近运动。这对喷涂或检测应用非常有用。
Tip：为获得最佳精度，可将采样时间增加到 500 毫秒或 1000 毫秒。如果增加采样时间，请确保缓慢移动。
Tip：如果手持式测头没有任何按钮，则可设置键盘的快捷键。
程序过滤
校准机器人后，我们需要确保生成过滤程序或考虑校准机器人参数，以确保利用机器人校准的优势。
在校准后，我们应遵循以下一种且仅一种方法对机器人进行精确编程：
1.使用 RoboDK 离线编程生成精确程序（生成的程序已过滤）。为获得最佳精度结果，建议使用此离线编程选项。
2.校准机器人控制器参数（如链路长度、DH-DHM 参数和/或主控参数）。
高精度离线编程
使用 RoboDK 校准机器人后，我们可以选择激活精确运动学，右键点击机器人，选择使用准确运动学模型。
如果精度处于活动状态，我们将看到一个绿点；如果精度处于非活动状态，我们将看到一个红点。
建议使用此选项，以获得最佳精度结果。在 RoboDK 中激活机器人精度选项后，RoboDK 生成的所有程序都将自动过滤。这意味着，所有笛卡尔坐标都将稍作修改，以补偿机器人的误差。
如果你打算将机器人用于机器人加工、根据 NC 文件对机器人进行编程或使用 RoboDK 支持的任何 CAD/CAM 插件，这是最适合的选项。
Important：在生成程序时，请确保程序的第一个动作是关节动作，以保证准确性。
Important：生成程序后，请确保不要更改机器人配置。
Note：应确保工具中心点 (TCP) 和参考坐标系已在 RoboDK 中校准和定义（与过滤前实际设置中的值相匹配）。
校准机器人参数
机器人校准后，你可以在参数菜单中访问校准参数。某些机器人控制器允许修改某些机器人参数。
Note：RoboDK 使用 Denatit-Hartenberg 修改约定。确保使用所有选定/校准参数。
Important： 更新机器人控制器参数时，应确保不会生成过滤程序。
参考坐标系和工具坐标系
RoboDK 提供了一些校准参考坐标系和工具坐标系的实用程序。可以在菜单栏的这里找到这个功能：实用程序➔定义参考系和实用程序➔ 定义工具坐标系(TCP)。
要校准参考坐标系或未自动校准的工具（也分别称为用户坐标系和 TCP），我们需要一些接触 3 个或更多点的机器人配置，这些机器人配置可以是关节值或笛卡尔坐标（在某些情况下带有方向数据）。建议使用关节值而不是笛卡尔坐标，因为这样更容易在 RoboDK 中检查真实的机器人配置（将机器人关节复制粘贴到 RoboDK 主屏幕上）。
Important： 在校准机器人时，强烈建议使用关节值而不是笛卡尔坐标。如果我们使用关节值，机器人的精度就会被考虑在内，从而更准确地示教 TCP。
工具校准
选择实用工具➔ 校准工具，使用 RoboDK 校准 TCP。我们可以根据需要使用不同方向的任意多个点。点越多、方向变化越大越好，因为我们将获得更好的 TCP 估计值，以及对 TCP 误差的良好估计。
Note：更多信息请参见通用操作章节。
参考坐标系校准
在菜单栏中选择：实用程序➔定义参考系来校准参考坐标系。可以使用不同的方法设置参考坐标系。在图中的示例中，参考坐标系由三个点定义：点 1 和点 2 定义 X 轴方向，点 3 定义 Y 轴正方向。
Important：建议在校准参考坐标系之前使用关节目标并激活机器人精度，因为机器人手臂的精度将有助于更好地定义参考坐标系。
Note：有关参考坐标系校准的更多信息，可以参考通用操作章节。
个性化TwinTrack
本节将介绍如何制作定制的 TwinTrack 探头，通过演示对机器人进行教学。定制探头可让你的机器人模仿人类教授的制造操作。
组装测头
参考以下组件清单，你可以构建与 RoboDK TwinTrack 配合使用的测头。
1.一个 HTC Vive Tracker（支持任何版本，建议使用 3.0）：亚马逊上的 HTC Vive Tracker 3。预计售价：200 欧元。
2.两个 Valve Index 基站。实际上，只要与相应的 HTV Vive 追踪器兼容，任何版本都可以使用。亚马逊上的 Valve 基站。预计价格：两台均为 500 欧元。
3.两个三脚架，用于阀门基站。亚马逊上有样品。预计价格：100 欧元。
4.一个雷尼绍红宝石球，长 40 毫米，直径 4 毫米。如 A-5003-0060。估计价格：80 欧元。
5.两个按钮开关，一个红色，一个绿色，直径 12 毫米。按下按钮通电（闭合电路），松开按钮断电（开路）：亚马逊上的产品示例。估计价格：15 欧元。
6.三个弹簧加载 pogo 销 0856-0-15-20-82-14-11-0（3 件）。样品来自 DigiKey .估计价格： 20 欧元。
7.连接开关的电线（少于 1 米）。在亚马逊上订购样品。估计价格：25 欧元。
8.一颗¼-20 x 1 "内六角扣头螺钉：亚马逊上样品。估计价格：10 欧元。
9.五个 3D 打印部件：主体、探针支架、顶部探针、跟踪器连接器和连接器帽。你可以在这里下载制作 TwinTrack 探头所需的 3D 打印部件。TwinTrack 探头的 3D 打印部件也可在GrabCad 和Thinginverse 上找到。
探头组件
本节介绍如何组装RoboDK TwinTrack探头。你需要上一节所述的部件，和一个焊锡套装。
组装探头步骤：
1.按以下步骤组装连接器，并将打印好的部件粘在一起。
2.如下图所示，将电线安装在主体内部，并穿过顶盖。请注意，接地线连接到两个开关上。
3.将电线连接到开关上。两对电线应穿过开关螺母。此外，红色按钮线束穿过顶部孔位。然后焊接开关（按顺序）。
Important：在焊接电线之前，不要忘记将线缆穿过开关螺母。
4.将连接器焊接到正确的导线上。确保将电缆放在正确的连接器上。
5.如下图所示组装探针的其余部分。
