工业机器人编程技术_

当前机器人广泛应用于焊接、装配、搬运、喷漆及打磨等领域，任务的复杂程度不断增加，而用户对产品的质量、效率的追求越来越高。在这种形式下，机器人的编程方式、编程效率和质量显得越来越重要。降低编程的难度和工作量，提高编程效率，实现编程的自适应性，从而提高生产效率，是机器人编程技术发展的终极追求。

编程技术的发展及应用情况

对工业机器人来说，主要有在线编程、离线编程以及自主编程三类编程方法。当前机器人的应用中，手工示教仍然主宰着整个机器人焊接领域，离线编程适合于结构化焊接环境，但对于轨迹复杂的三维焊缝，手工示教不但费时，而且也难以满足焊接精度要求，因此在视觉导引下由计算机控制机器人自主示教取代手工示教已成为发展趋势。

1、示教编程技术

1）在线示教编程

通常由操作人员通过示教盒控制机械手工具末端到达指定的姿态和位置，记录机器人位姿数据并编写机器人运动指令，完成机器人在正常加工中的轨迹规划、位姿等关节数据信息的采集、记录。

示教盒示教具有在线示教的优势，操作简便直观。示教盒主要有编程式和遥感式两种。例如，采用机器人对汽车车身进行点焊，首先由操作人员控制机器人达到各个焊点对各个点焊轨迹通过人工示教，在焊接过程中通过示教再现的方式，再现示教的焊接轨迹，从而实现车身各个位置各个焊点的焊接。

2）激光传感辅助示教

在空间探索、水下施工、核电站修复等极限环境下，操作者不能身临现场，焊接任务的完成必须借助于遥控方式。环境的光照条件差，视觉信息不能完全地反馈现场的情况，采用立体视觉作为视觉反馈手段，示教周期长。激光视觉传感能够获取焊缝轮廓信息，反馈给机器人控制器实时调整焊枪位姿跟踪焊缝。

3）力觉传感辅助示教

由于视觉误差，立体视觉示教精度低，激光视觉传感能够获取焊缝轮廓信息，反馈给机器人控制器实时调整焊枪位姿跟踪焊缝。但也无法适应所有遥控焊接环境，如工件表面状态对激光辅助示教有一定影响，不规则焊缝特征点提取困难。通过力觉遥示教焊缝辨识模型和自适应控制模型，实现遥示教局部自适应控制，通过共享技术和视觉临场感实现人对遥控焊接遥示教宏观全局监控。

4）专用工具辅助示教

为了使得机器人在三维空间示教过程更直观，一些辅助示教工具被引入在线示教过程，辅助示教工具包括位置测量单元和姿态测量单元，分别来测量空间位置和姿态。由两个手臂和一个手腕组成，有6个自由度，通过光电编码器来记录每个关键的角度。

2、离线编程技术

与在线编程相比，离线编程具有如下优点：

①减少停机的时间，当对下一个任务进行编程时，机器人可仍在生产线上工作。

②使编程者远离危险的工作环境，改善了编程环境。

③使用范围广，可以对各种机器人进行编程，并能方便地实现优化编程。

④便于和CAD/CAM 系统结合，做到 CAD/CAM/ROBOTICS一体化。

⑤可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程。

⑥便于修改机器人程序。

1）编程关键步骤

机器人离线编程是利用计算机图形学的成果，通过对工作单元进行三维建模，在仿真环境中建立与现实工作环境对应的场景，采用规划算法对图形进行控制和操作，在不使用实际机器人的情况下进行轨迹规划，进而产生机器人程序。其中关键步骤首先建立模具的CAD模型，以及机器人和模具之间的几何位置关系，然后根据特定的工艺进行轨迹规划和离线编程仿真，确认无误后下载到机器人控制中执行，实践证明取得了较好的效果。