3. MOTOMAN编程基础与协同任务表达

MOTOMAN 控制柜使用的编程语言是 INFORM（早期版本为 INFORM II，当前主流为 INFORM III）。它是一门面向机器人作业的专用语言，语法接近 BASIC，但所有数据类型、指令和变量都围绕“轴运动、位置、工具、I/O 与作业流程”组织。理解 INFORM 的关键，不是把它当成通用编程语言来学，而是把它看成“描述机器人动作序列与作业逻辑的载体”。本节围绕三个层次展开：语言基本构成、JOB 与位置变量的组织方式，以及多机器人协同作业时的程序结构设计。

一、INFORM 语言的基本构成

一个 INFORM 程序（JOB）由若干行指令组成，每行通常包含指令名、操作数、标签或注释。核心指令可分为几类：运动指令（MOVJ、MOVL、MOVC）、I/O 指令（DOUT、WAIT、PULSE）、控制指令（IF、JUMP、CALL、RET、END）、运算与赋值指令（SET、ADD、MUL）以及系统指令（如速度倍率、工具号切换）。运动指令决定机器人如何到达目标位置，控制指令决定程序如何分支与循环，I/O 指令负责与外部设备、其他机器人交换信号。

INFORM 中一个非常重要的概念是“位置变量”。位置变量不是简单的坐标三元组，而是包含机器人姿态、工具号、插补方式等信息的复合数据。常见的位置变量类型有：

• P 变量：直角坐标位置，记录 X、Y、Z、Rx、Ry、Rz 以及工具号、形态标志。
• J 变量：关节坐标位置，记录各轴角度或脉冲值，常用于回原点或避障路径。
• BP 变量：基座位置，用于多机器人或外部轴基准定义。
• EX 变量：外部轴位置，用于变位机、滑台等协同轴。

位置变量可以在示教时直接记录，也可以在程序中通过 SET、ADD 等指令计算生成。例如，SET P010 P000 表示把 P000 的值复制给 P010；ADD P010 P020 表示把 P020 的坐标分量加到 P010 上。这种“位置变量可运算”的特性，是协同作业中实现偏移、镜像、同步的关键。

二、JOB 的组织与调用关系

MOTOMAN 把每个可执行程序称为一个 JOB。JOB 有主程序与子程序之分，主程序通常以 END 结束，子程序以 RET 返回。一个控制柜可以同时管理多个 JOB，但同一时刻只有一个 JOB 处于“主控”状态。多机器人协同作业时，通常由一台机器人（或 PLC）作为主控，其他机器人作为从属，通过 CALL 指令或外部启动信号触发各自的 JOB。

JOB 之间的数据交换主要依靠共享变量和 I/O 信号。共享变量（如 # 开头的全局变量）可以在不同 JOB 中读写，但要注意访问冲突；I/O 信号则通过 DOUT 输出、WAIT 等待、PULSE 脉冲等方式实现握手。协同作业中，最常用的同步手段就是“一方输出完成信号，另一方等待该信号”，从而保证两个机器人在空间和时间上不冲突。

三、协同作业中的程序结构设计

多机器人协同不是简单地把两个单机程序放在一起运行，而是要在程序结构上明确“谁主导、谁跟随、在哪里同步、如何避让”。常见的协同程序结构有三种：

1. 主从结构：一台机器人作为主控，负责发出同步信号和协调节拍；另一台作为从属，等待信号后执行动作。适用于搬运、上下料等节拍明确的场景。
2. 对等结构：两台机器人各自运行独立 JOB，通过共享变量和 I/O 互相等待，适合对称作业，如双机焊接、双机装配。
3. 分层结构：上层由 PLC 或主控 JOB 统一调度，下层机器人各自执行子 JOB，适合三台以上机器人或包含变位机的复杂工作站。

无论采用哪种结构，协同程序都必须解决三个问题：空间干涉（机器人之间不能碰撞）、时间同步（动作顺序不能错乱）、异常处理（一方故障时另一方如何安全停止）。在 INFORM 中，空间干涉通常通过示教时预留安全区域、在程序中插入中间过渡点来规避；时间同步通过 WAIT 指令和互锁信号实现；异常处理则通过 WAIT 超时判断、IF 分支跳转到安全位置或报警处理。

四、一个协同搬运的示例结构

假设两台 MOTOMAN 机器人协同搬运一个长工件：机器人 A 负责抓取工件一端，机器人 B 负责抓取另一端，然后同步移动到放置台。程序结构可以这样设计：

' 机器人 A 主程序
CALL JOB:INIT_A
MOVJ P000 VJ=50.0
WAIT IN#(10)=ON          ' 等待 B 就绪
DOUT OT#(20) ON          ' 通知 B 可以抓取
MOVL P010 V=200.0        ' 到达抓取点
DOUT OT#(21) ON          ' 抓取完成
WAIT IN#(11)=ON          ' 等待 B 抓取完成
MOVL P020 V=150.0        ' 同步搬运
DOUT OT#(22) ON          ' 到达放置点
WAIT IN#(12)=ON          ' 等待 B 放置完成
MOVL P030 V=200.0        ' 退回安全位
END

' 机器人 B 从程序
CALL JOB:INIT_B
MOVJ P100 VJ=50.0
DOUT OT#(10) ON          ' 通知 A 就绪
WAIT IN#(20)=ON          ' 等待 A 抓取信号
MOVL P110 V=200.0
DOUT OT#(11) ON          ' 抓取完成
WAIT IN#(21)=ON          ' 等待 A 同步信号
MOVL P120 V=150.0
DOUT OT#(12) ON          ' 放置完成
MOVL P130 V=200.0
END

这个示例中，A 和 B 通过 OT#20、OT#21、OT#22 与 IN#10、IN#11、IN#12 形成握手链。每个 WAIT 都对应一个明确的同步条件，任何一个环节超时都可以通过 WAIT IN#(...)=ON TIMER=5.0 形式加入超时判断，跳转到报警或安全停止子程序。

从图中可以清楚看到，协同程序的核心不是“两个程序各自跑”，而是“两条指令流通过信号互相约束”。A 的 OT#20 触发 B 的 IN#20，B 的 OT#11 又反过来触发 A 的 IN#11，形成闭环。任何一个 WAIT 没有等到信号，程序就会停在原地，这既是同步机制，也是安全机制。

五、编写协同 JOB 时的几个实用要点

• 位置变量命名要成组：例如 A 机器人用 P000～P099，B 机器人用 P100～P199，避免交叉引用导致误动作。
• 同步信号集中分配：建议把协同用的 OT/IN 信号固定在一个区段（如 OT#20～OT#29、IN#10～IN#19），并在程序头注释中列出信号表。
• 每个 WAIT 都考虑超时：WAIT IN#(10)=ON TIMER=5.0，超时后跳转到安全停止或报警处理，避免死等。
• 先单机调试，再联机协同：单机 JOB 确认动作无误后，再接入握手信号进行双机联调，可以大幅减少排查工作量。
• 保留手动干预入口：在协同 JOB 中设置暂停点或手动模式切换，便于现场调试和异常恢复。