機(jī)器人離線編程與機(jī)器人編程趨勢

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用極大地提高了工廠的生產(chǎn)效率，在幫助企業(yè)應(yīng)對人工成本上漲、勞動力供給不足等方面提供了可供選擇的方式，贏得了企業(yè)的廣泛關(guān)注。目前，機(jī)器人廣泛應(yīng)用于焊接、裝配、搬運(yùn)、噴漆、打磨等領(lǐng)域。

目前常用的編程方式有兩種：一種是示教編程，一種是離線編程。離線編程因為相對于示教編程具有許多優(yōu)勢，應(yīng)用范圍日趨廣泛。

協(xié)作機(jī)器人示教編程

需要實際機(jī)器人系統(tǒng)和工作環(huán)境

編程時機(jī)器人停止工作

在實際系統(tǒng)上試驗程序

編程的質(zhì)量取決于編程者的經(jīng)驗

難以實現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器人運(yùn)行軌跡

機(jī)器人離線編程

離線編程特點：

需要機(jī)器人系統(tǒng)和工作環(huán)境的圖形模型

編程時不影響機(jī)器人工作

通過仿真試驗程序

可用CAD方法進(jìn)行最佳軌跡規(guī)劃

可實現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)行軌跡的編程

1.離線編程優(yōu)點

2.離線編程系統(tǒng)構(gòu)成

一般說來，機(jī)器人離線編程系統(tǒng)包括以下一些主要模塊：傳感器、機(jī)器人系統(tǒng)CAD建模、離線編程、圖形仿真、人機(jī)界面以及后置處理等。如圖所示：

3.離線編程關(guān)鍵技術(shù)

機(jī)器人離線編程系統(tǒng)正朝著集成的方向前進(jìn)，其中包含了多個領(lǐng)域中的多個學(xué)科，為推動這項技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，以下幾個方面的技術(shù)是關(guān)鍵：

多傳感器融合技術(shù)的建模與仿真。隨著機(jī)器人智能化的提高，傳感器技術(shù)在機(jī)器人系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越重要。因而需要在離線編程系統(tǒng)中對多傳感器進(jìn)行建模，實現(xiàn)多傳感器的通訊，執(zhí)行基于多傳感器的操作。

錯誤檢測和修復(fù)技術(shù)。系統(tǒng)執(zhí)行過程中發(fā)生錯誤是難免的，應(yīng)對系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測以監(jiān)視錯誤的發(fā)生，并采用相應(yīng)的修復(fù)技術(shù)。

各種規(guī)劃算法的進(jìn)一步研究，其包括路徑規(guī)劃、放置規(guī)劃和微動規(guī)劃等。規(guī)劃一方面要考慮到環(huán)境的復(fù)雜性、連續(xù)性和不確定性，另一方面又要充分注意計算的復(fù)雜性。

通用有效的誤差標(biāo)定技術(shù)，以應(yīng)用于各種實際應(yīng)用場合的機(jī)器人的標(biāo)定。

具體應(yīng)用的工藝支持。如弧焊，作為離線編程應(yīng)用比較困難的領(lǐng)域，不止是姿態(tài)、軌跡的問題，而且需要更多的工藝方面的研究以及相應(yīng)的專家系統(tǒng)。

4.離線編程誤差

第一種是外部誤差，包括機(jī)器人和工裝的安裝誤差，工裝的加工誤差等。

第二種是內(nèi)部誤差，即機(jī)器人本體在加工制造時產(chǎn)生的誤差。

減小誤差方式：

安裝誤差校準(zhǔn)

Motocalv進(jìn)行安裝誤差校準(zhǔn)的原理是在仿真軟件中工件的三個特征位置生成一個三點程序，然后在現(xiàn)場工件上同樣三個位置生成一個三點程序，程序點順序和軟件中相同。通過這兩個程序、機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)和工具尖端點數(shù)據(jù)，可計算得到現(xiàn)場和軟件中工件與機(jī)器人相對位置差值。用這個差值去補(bǔ)償離線程序，縮小偏差。

這種方法需要到現(xiàn)場示教校準(zhǔn)程序，遁入電腦，計算誤差，補(bǔ)償離線程序之后再遁入機(jī)器人，操作步驟較多，比較麻煩

用戶坐標(biāo)系校準(zhǔn)法

5.離線編程軟件應(yīng)用領(lǐng)域

6.離線編程主流廠商

7.機(jī)器人編程趨勢

隨著視覺技術(shù)、傳感技術(shù)，智能控制，網(wǎng)絡(luò)和信息技術(shù)以及大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，未來的機(jī)器人編程技術(shù)將會發(fā)生根本的變革，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

①編程將會變得簡單、快速、可視、模擬和仿真立等可見。

②基于視覺、傳感，信息和大數(shù)據(jù)技術(shù)，感知、辨識、重構(gòu)環(huán)境和工件等的CAD模型，自動獲取加工路徑的幾何信息。

③基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)編程的網(wǎng)絡(luò)化、遠(yuǎn)程化、可視化。

④基于增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)實現(xiàn)離線編程和真實場景的互動。

⑤根據(jù)離線編程技術(shù)和現(xiàn)場獲取的幾何信息自主規(guī)劃加工路徑、焊接參數(shù)并進(jìn)行仿真確認(rèn)。

總之，在不遠(yuǎn)的將來，傳統(tǒng)的在線示教編程將只在很少的場合得到應(yīng)用，比如空間探索、水下、核電等，而離線編程技術(shù)將會得到進(jìn)一步發(fā)展，并與CAD/CAM、視覺技術(shù)、傳感技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、增強(qiáng)現(xiàn)實等技術(shù)深度融合，自動感知、辨識和重構(gòu)工件和加工路徑等，實現(xiàn)路徑的自主規(guī)劃，自動糾偏和自適應(yīng)環(huán)境。