机器人离线编程的特点和功能

1.机器人离线编程的特点

与示教编程方法相比，机器人离线编程具有以下一些特点：

1）减少机器人的非工作时间。当机器人在生产线或柔性系统中进行正常工作时，编程员可对下一个任务进行离线编程仿真，这样，编程不占用生产时间，提高了机器人的利用率，从而提高整个生产系统的工作效率。

2）改善了编程环境，使编程员远离危险的作业环境。由于机器人是一个高速的自动执行机构，而且作业现场环境复杂，如果采用示教器现场示教的编程方法，编程员必须在作业现场靠近机器人末端执行器才能很好地观察机器人位姿，这样，机器人的运动可能会给操作者带来危险，而离线编程不必在作业现场进行。设计人员也可直接在计算机上获得机器人系统的技术数据，如图2-13所示。

3）使用范围广。同一个离线编程系统可以适应各种机器人的编程。

4）便于构建FMS（柔性制造系统）和CIMS（计算机集成制造系统）中有许多搬运、装配等工作需要有预先进行离线编程的机器人来完成，便于和CAD系统集成，实现CAD/CAM/Robotics一体化。

5）提高了编程效率与质量，可使用高级机器人语言对复杂系统及任务进行编程。

图2-13 设计人员通过离线编程获得技术数据

6）便于修改程序，避免了在线示教所产生的各种误差。

一般的机器人语言是对机器人的动作描述。当然，有些机器人语言还具有简单环境构造功能。但对于目前常用的执行级和对象级机器人语言来说，用数字构造环境这样的工作算法复杂，计算量大且程序冗长。而对任务级机器人语言来说，一方面高水平的任务级语言尚在研制中，另一方面任务级机器人语言要求复杂的机器人环境模型的支持，需借助人工智能技术，才能自动生成控制决策和轨迹规划。示教编程和离线编程的对比见表2-3。

表2-3 示教编程和离线编程的对比

2.离线编程的功能

（1）编辑功能 随着3D图形显示的强化，离线编程软件（例如本书所列举的松下DTPS软件）实现了CAD图形的编辑；此外，还配备了程序文件及其他各种数据的编辑功能，提供了强有力的编辑环境。

1）3D模型编辑功能：用鼠标可方便地建立3D模型，系统内还配备有立方体、圆柱等模型。

2）程序编辑功能：可编辑作业命令，并能在示教的同时简单地追加命令。

3）工具数据编辑功能：实现工具数据的编辑。

4）用户坐标编辑功能：编辑用户坐标信息，自动生成三点制定方式的用户坐标，与离线示教功能组合还可进一步简化数据的建立。(www.xing528.com)

（2）仿真功能 随着离线编程软件仿真功能的强化，仿真功能得到提高，可通过画面操作和确定实际机器人的位置和作业工具的适当配置。

1）跟踪功能：用图像显示机器人动作轨迹。

2）脉冲记录：用脉冲数据记录机器人的轨迹；借助视觉可实现机器人动作的再现和逆动；通过显示点到点的时间可以直接确定机器人点到点的移动时间。

3）提高轨迹精度：考虑到伺服控制的延迟，角部的仿真精度可控制在20%以内。

4）作业时间计算：仿真操作结束后自动算出作业时间，预测精度通常为5%。

5）动作范围显示功能：用图形显示机器人的作业范围，使得作业工具的配置变得简单易行。

6）干涉状况自动检测：检测机器人和其他工具和夹具的干涉。

7）机器人可配置区域检测功能：为使机器人达到理想的示教点，可检测出机器人的配置位置。

（3）检测功能 检测功能使仿真时动作状况的检测得以加强。

1）I/O信号的检测：支持控制柜的各种I/O指令，机器人I/O信号的检测以及I/O信号的输入、输出功能；模拟实现I/O信号同步程序的联锁。

2）程序步骤的同步显示：与运行中的程序相对应，机器人动作时的各步骤得到同步显示。

（4）示教功能

1）示教盒功能：具有与实际机器人示教盒类似的功能；会操作机器人就会使用该功能；可以应用于示教盒的实际操作培训。

2）离线编程示教功能：示教功能与离线编程功能相结合，使原来的示教工作量大幅减轻，直接对画面进行操作，实现目标点移动及姿态变换。

（5）其他功能

1）高速3D图像显示：具有明暗显示功能、线形轮廓显示功能、远近投影显示功能及设定功能、旋转及放大/缩小显示功能等。

2）校准功能：该功能使得机器人本体精度以及作业工具控制点动作精度得以提高；工具和机器人之间的相对位置得以修正。

3）外部CAD数据的应用：可以兼容外部DXF、3DS等格式数据，将外部的CAD数据模型导入离线编程软件系统。