机器人离线编程系统实用化技术研究趋势

1.传感器接口与仿真功能

由于多传感器信息驱动的机器人控制策略已经成为研究热点，因此结合实用化需求传感器的接口和仿真工作将成为离线编程系统实用化的研究热点。通过外加焊缝跟踪传感器来动态调整焊缝位置偏差，保证离线编程系统达到实焊要求。目前，传感器很少应用的主要原因在于难于编制带有传感器操作的机器人程序，德国的DaiWenrui研究了离线编程系统中对传感器操作进行编程的方法，在仿真焊缝寻找功能时，给出起始点和寻找方向，系统仿真出机器人的运动结果。

2.高效的标定技术

机器人离线编程系统的标定精度直接决定了最后的焊接质量。哈尔滨工业大学针对机器人离线编程技术应用过程中工件标定问题进行了研究，提出正交平面工件标定、圆形基准四点工件标定和辅助特征点三点三种工件标定算法。实用化要求更精确的标定精度来保证焊接质量，故精度更高的标定方法成为重要研究方向。

在不需要变位机进行中间变位或协调焊接的情况下，工作单元简单，经过标定后的离线编程程序下载给机器人执行，得到的结果都很满意。而在有变位机协调焊接的情况下，如何把变位机和机器人的空间位置关系标得很准还需要深入地研究。

3.焊缝起始点确定技术

在工业应用中，装有离线编程系统并具一定自主功能的第二代机器人对被焊工件的工装、夹具的安装定位精度要求较高，于是在局部环境中的焊缝及其起始点的确定技术变得尤为重要。离线编程技术集成焊缝起始点导引技术，这将大大扩展离线编程系统的适用空间。(www.xing528.com)

上海交通大学研究用于焊接机器人初始焊位导引的视觉伺服策略技术，通过引入初始焊位导引控制算法来初步确定焊缝起始点区域；哈尔滨工业大学建立了基于力觉传感的焊缝自适应辨识标定技术，通过判断六维力状态是否有突变，根据突变判断探针在焊缝实际起始点位置区域，从而得出焊缝起始点位置，并为起始点姿态计算提供条件。

对于焊缝起始点的确定各个机器人公司的解决方法不同，如IGM机器人只是通过工件的准确标定来保证；MotoMan机器人焊接角焊缝时对工件标定精度的要求松一些，离线编程只要控制机器人到起始点附近，就能够找到焊缝的起始点；CLOOS机器人虽然提供了工件定位沿X、Y、Z三个方向位置偏差的补偿方法，这对工件在水平位置安装时很适合，但其他场合时就不太适用，故也要求工件标定准确。

国内现有开发的弧焊离线编程系统中对传感器操作进行编程的方法，在仿真焊缝寻找功能时，给出起始点和寻找方向，由系统仿真出机器人运动结果。

综上所述，结合目前国内焊接机器人在制造业的广泛应用和“十二五”科技自主创新的需要，机器人焊接离线编程与仿真的研究具有深远意义。

在进一步学习机器人离线编程技术之前，下一节先介绍机器人在线编程内容。