工業(yè)機器人編程有哪幾種？

工業(yè)機器人編程有哪幾種？對于工業(yè)機器人，主要有三種編程方法：在線編程、離線編程和獨立編程。

在當前機器人的應用中，手工教學仍主導著整個機器人焊接領域，離線編程適合結(jié)構(gòu)化焊接環(huán)境，但對于復雜的三維焊縫，手工教學不僅耗時，而且難以滿足焊接精度的要求，因此在視覺指導下，計算機控制機器人獨立教學取代手工教學已成為一種發(fā)展趨勢。

1.示教編程技術

（1）在線教學編程通常由操作人員通過教學盒控制機械手工具的末端到達指定的姿勢和位置，記錄機器人位置數(shù)據(jù)，編寫機器人運動指令，完成正常加工中機器人軌跡規(guī)劃、位置等關節(jié)數(shù)據(jù)信息的收集和記錄。

示教盒具有在線示教的優(yōu)點，操作簡單直觀。示教盒主要有編程式和遙感式兩種。例如，使用機器人對汽車車身進行點焊。

首先，操作人員控制機器人，通過人工示教，再現(xiàn)焊接過程中的焊接軌跡，實現(xiàn)車身各位置各焊點的焊接。

但在焊接過程中，很難保證車身的位置每次都完全相同。

因此，在實際焊接中，通常需要增加激光傳感器來糾正焊接路徑。

(2)激光傳感輔助示教

在空間探索、水下施工、核電站維修等極端環(huán)境下，操作人員不能進入現(xiàn)場，焊接任務的完成必須依靠遙控方法。環(huán)境光照條件差，視覺信息不能完全反饋現(xiàn)場情況，采用三維視覺作為視覺反饋手段，教學周期長。激光視覺傳感可獲得焊縫輪廓信息，反饋給機器人控制器，實時調(diào)整焊槍位置，跟蹤焊縫。

哈爾濱理工大學高洪明提出了遠程焊接激光視覺傳感輔助遠程教學技術，克服了基于三維視覺顯示遠程教學的缺點。通過激光視覺傳感提取焊縫特征作為教學點，提高識別精度，實現(xiàn)平面曲線焊縫和復雜空間焊縫的遠程教學。

(3)力感傳感輔助示教

由于視覺誤差，三維視覺教學精度低，激光視覺傳感器可獲得焊縫輪廓信息，反饋機器人控制器實時調(diào)整焊槍位置跟蹤焊縫。然而，它不能適應所有的遙控焊接環(huán)境。例如，工件的表面狀態(tài)對激光輔助教學有一定的影響，很難提取不規(guī)則的焊縫特征點。為此，哈爾濱理工大學高洪明提出了這一建議“遙控焊接力”，采用力傳感器識別焊縫，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，成本低，反應靈敏度高，力傳感器與焊縫直接接觸，教學精度高。通過力感遠程教學焊縫識別模型和自適應控制模型，實現(xiàn)遠程教學的局部自適應控制，通過共享技術和視覺現(xiàn)場感實現(xiàn)遠程焊接遠程教學的宏觀全球監(jiān)控。

(4)專用工具輔助示教

為了使機器人在三維空間中的教學過程更加直觀，一些輔助教學工具被引入在線教學過程，包括位置測量單元和姿態(tài)測量單元，分別測量空間的位置和姿勢。它由兩個手臂和一個手腕組成，有六個自由度，通過光電編碼器記錄每個關鍵角度。操作時，操作人員手持設備手腕，教加工路徑，記錄路徑上各點的位置和姿態(tài)，然后通過坐標轉(zhuǎn)換為機器人加工路徑值，實現(xiàn)教學編程，操作簡單，精度高，無需操作人員實際操作機器人，對許多非專業(yè)操作人員非常方便。

借助激光等置的幫助下，提高了機器人的靈活性，降低了操作難度，提高了機器人加工的精度和效率，在許多場合非常實用。

2.離線編程技術

與在線編程相比，離線編程具有以下優(yōu)點：

①減少停機時間，在編程下一個任務時，機器人仍然可以在生產(chǎn)線上工作。

②使編程者遠離危險的工作環(huán)境，改善編程環(huán)境。

③應用范圍廣，可編程各種機器人，并能方便地實現(xiàn)編程優(yōu)化。

④便于和CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合，做到CAD/CAM/ROBOTICS一體化。

⑤復雜任務可以用高級計算機編程語言編程。

⑥機器人程序易于修改。

（1）機器人離線編程的關鍵步驟是利用計算機圖形學的結(jié)果，通過三維建模工作單元，在模擬環(huán)境中建立與真實工作環(huán)境相對應的場景，使用計劃算法控制和操作圖形，不使用實際機器人進行軌跡規(guī)劃，然后生成機器人程序。使用FANUC公司的Roboguide軟件離線編程的一個例子。產(chǎn)品是大眾汽車模具的一部分，需要激光熔覆其表面。由于表面復雜，很難通過人工教學來確定路徑，因此使用離線編程軟件來解決。首先建立模具CAD模型，以及機器人與模具之間的幾何位置關系，然后根據(jù)特定工藝進行軌跡規(guī)劃和離線編程模擬，確認后下載到機器人控制，實踐證明取得了良好的效果。

（2）商業(yè)離線編程軟件一般包括：幾何建模功能、基本模型庫、運動建模功能、工作單元布局功能、路徑規(guī)劃功能、自動編程功能、多機協(xié)調(diào)編程和仿真功能。

第三方離線編程(國內(nèi)):RobotArtRobotMaster，RobotWorks，Robomove，RobotCAD，DELMIA

機器人制造商(國外):（ABB）RobotStudio，（發(fā)那科）RoboGuide，（庫卡）KUKASim，（安川）MotoSim

模擬系統(tǒng)布局，確認TCP離線編程是否干擾，也可以進行離線編程仿真，然后將離線編程的程序仿真確認后下載到機器人中執(zhí)行。

3.自主編程技術

隨著技術的發(fā)展，各種跟蹤測量傳感技術越來越成熟，人們開始研究以焊縫測量信息為反饋計算機控制焊接機器人進行焊接路徑的獨立教學技術。

（1）基于激光結(jié)構(gòu)光的自主編程基于結(jié)構(gòu)光的路徑自主規(guī)劃。其原理是在機器人末端安裝結(jié)構(gòu)光傳感器，形成“眼在手上”采用焊縫跟蹤技術逐點測量焊縫的中心坐標，建立焊縫軌跡數(shù)據(jù)庫，作為焊槍的路徑。

韓國PyunghyunKim線路結(jié)構(gòu)光視覺傳感器安裝在6自由度焊接機器人的末端，對結(jié)構(gòu)環(huán)境下的自由表面焊縫進行獨立教學。在焊縫上建立一個隨焊縫軌跡移動的坐標，以表達焊縫的位置和方向，并與連接類型（搭接、對接、V形狀)結(jié)合形成機器人焊接路徑，采用三個樣條函數(shù)擬合空間焊接軌跡，避免了傳統(tǒng)直線連接造成的誤差

（2）基于雙目視覺的自主編程和基于視覺反饋的自主教學是實現(xiàn)機器人路徑自主規(guī)劃的關鍵技術。其主要原理是：在一定條件下，主控計算機通過視覺傳感器自動跟蹤焊縫，收集和識別焊縫圖像，計算焊縫的空間軌跡和位置（即位置），根據(jù)優(yōu)化焊接要求自動生成機器人焊槍(Torch)位置參數(shù)。

（3）多傳感器信息集成獨立編程。研究人員使用力控制器、視覺傳感器和位移傳感器來形成一個高精度的自動路徑生成系統(tǒng)。，該系統(tǒng)集成了位移、力、視覺控制、引入視覺伺服，可根據(jù)傳感器反饋信息執(zhí)行。該系統(tǒng)中的機器人可以根據(jù)記號筆繪制的線自動生成機器人路徑，位移控制器用于

目前，機器人廣泛應用于焊接、裝配、搬運、油漆、拋光等領域，任務的復雜性越來越高，用戶對產(chǎn)品質(zhì)量和效率的追求也越來越高。在這種形式下，機器人的編程方法、編程效率和質(zhì)量變得越來越重要。降低編程難度和工作量，提高編程效率，實現(xiàn)編程自適應性，提高生產(chǎn)效率是機器人編程技術發(fā)展的終極追求。