機器人兩種編程方式的探討和優(yōu)缺點(diǎn)分析

　　進(jìn)入21世紀，機器人已經(jīng)成為現代工業(yè)不可缺少的工具，它標志著(zhù)工業(yè)的現代化程度。近年來(lái)，隨著(zhù)計算機技術(shù)，微電子技術(shù)及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的快速發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了飛速的提升。

　　機器人是一個(gè)可編程的機械裝置，其功能的靈活性和智能型決定于機器人的編程能力。由于機器人應用范圍的擴大和所完成任務(wù)復雜程度的不斷增加，機器人工作任務(wù)的貶值已經(jīng)和成為一個(gè)重要的問(wèn)題。

　　目前，不像數控機床那樣有APT語(yǔ)言，機器人編程還沒(méi)有公認的國際標準，各制造廠(chǎng)商有各自的機器人編程語(yǔ)言。

　　機器人編程可分為三個(gè)水平：

　　1、用示教盒進(jìn)行現場(chǎng)編程。

　　2、直接的機器人語(yǔ)言編程。

　　包括：

　　a、專(zhuān)用機器人語(yǔ)言。

　　b、添加了機器人庫的已有計算機語(yǔ)言。

　　3、面向任務(wù)的機器人編程語(yǔ)言。

　　機器人編程技術(shù)的一種發(fā)展方向是：離線(xiàn)編程與仿真：像CAD/CAM那樣。

　　現在的機器人，一般都具有前兩種編程方法。

　　以焊接機器人為例，焊接時(shí)機器人是按照事先編輯好的程序運動(dòng)的，這個(gè)程序一般是由操作人員按照焊縫形狀示教機器人并記錄運動(dòng)軌跡而形成的。

　　示教是一種機器人的編程方法，示教分為三個(gè)步驟：

　　1、示教。

　　2、存儲。

　　3、再現。

　　什么是示教與再現？

　　“示教”就是機器人學(xué)習的過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，操作者要手把手教會(huì )機器人做某些動(dòng)作。

　　“存儲”就是機器人的控制系統以程序的形式將示教的動(dòng)作記憶下來(lái)。

　　機器人按照示教時(shí)記憶下來(lái)的程序展現這些動(dòng)作，就是“再現”過(guò)程。

　　示教可分為：在線(xiàn)示教方式和離線(xiàn)示教方式。

　　一、在線(xiàn)示教方式

　　在現場(chǎng)直接對操作對象進(jìn)行的一種編程方法，常用的有：

　　1、人工引導示教

　　由有經(jīng)驗的操作人員移動(dòng)機器人的末端執行器，計算機記憶各自由度的運動(dòng)過(guò)程。

　　特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，但精度受操作者的技能限制。

　　2、輔助裝置示教

　　對一些人工難以牽動(dòng)的機器人，例如一些大功率或高減速比機器人，可以用特別的輔助裝置幫助示教。

　　3、示教盒

　　為了方便現場(chǎng)示教，一般工業(yè)機器人都配有示教盒，它相當于鍵盤(pán)，有回零、示教方式、數字、輸入、編輯、啟動(dòng)、停止等鍵。

　　二、離線(xiàn)示教

　　原因：1、不便于現場(chǎng)操作，2、工作量大、精度低。

　　方法包括：

　　1、解析示教

　　將計算機輔助設計的數據直接用于示教，并利用傳感技術(shù)進(jìn)行必要的修正。

　　2、任務(wù)示教

　　指定任務(wù)，以及操作對象的位置、形狀，由控制系統自動(dòng)規劃運動(dòng)路徑。

　　任務(wù)示教是一種發(fā)展方向，具有較高的智能水平，目前仍處于研究中。

　　離線(xiàn)編程

　　機器人離線(xiàn)編程系統都是利用計算機圖形學(xué)的的成果，建立起機器人及工作環(huán)境的幾何模型，再利用一些規劃算法，通過(guò)對圖形的控制和操作，在離線(xiàn)的情況下進(jìn)行軌跡的規劃，通過(guò)對編程

　　結果進(jìn)行三維圖形的動(dòng)畫(huà)仿真，以檢驗編程的正確性，最后將生成的代碼傳給機器人控制系統，以控制機器人的運動(dòng)，完成給定的任務(wù)。

　　機器人的離線(xiàn)編程系統是已被證明是一個(gè)有力的工具，可以增加安全性，減少機器人不工作的時(shí)間和降低成本。機器人離線(xiàn)編程系統是機器人編程語(yǔ)言的拓廣，通過(guò)該系統可以建立機器人和CAD/CAM之間的聯(lián)系。

　　從發(fā)展上來(lái)看，離線(xiàn)編程系統正朝著(zhù)智能化，專(zhuān)用化的方向發(fā)展，用戶(hù)操作越來(lái)越簡(jiǎn)單方便，并且快速生成控制程序。在某些具體的應用領(lǐng)域可以實(shí)現參數化，加極大的簡(jiǎn)化了用戶(hù)的操作。

　　機器人離線(xiàn)編程技術(shù)對機器人的推廣應用及其工作效率的提升有著(zhù)重要意義，離線(xiàn)編程可以大幅度節約制造時(shí)間，實(shí)現機器人的實(shí)時(shí)仿真，為機器人的編程和調試提供安全靈活的環(huán)境，是機器人開(kāi)發(fā)應用的方向。

　　兩種編程方式的比較分析

　　示教編程方式

　　目前，相當數量的機器人仍采用示教編程方式。機器人示教后可以立即應用，在再現時(shí)，機器人重復示教時(shí)存入存儲器的軌跡和各種操作，如果需要，過(guò)程可以重復多次。

　　優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單方便；不需要環(huán)境模型；對實(shí)際的機器人進(jìn)行示教時(shí)，可以修正機械結構帶來(lái)的誤差。

　　缺點(diǎn)：功能編輯比較困難，難以使用傳感器，難以表現條件分支，對實(shí)際的機器人進(jìn)行示教時(shí)，要占用機器人。

　　離線(xiàn)編程

　　離線(xiàn)編程克服了在線(xiàn)編程的許多缺點(diǎn)，充分利用了計算機的功能。

　　優(yōu)點(diǎn)：編程時(shí)可以不用機器人，機器人可以進(jìn)行其他工作；可預先優(yōu)化操作方案和運行周期時(shí)間；可將以前完成的過(guò)程或子程序結合到待編程序中去；可利用傳感器探測外部信息；控制功能

　　中可以包括現有的CAD和CAM信息，可以預先運行程序來(lái)模擬實(shí)際動(dòng)作，從而不會(huì )出現危險，利用圖形仿真技術(shù)可以在屏幕上模擬機器人運動(dòng)來(lái)輔助編程；對于不同的工作目的，只需要替換部分特定的程序。

　　缺點(diǎn)：所需的能補償機器人系統誤差的功能、坐標系數據仍難以得到。