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工業(yè)機(jī)器人編程有哪幾種？
工業(yè)機(jī)器人編程有哪幾種？對(duì)于工業(yè)機(jī)器人，主要有三種編程方法：在線編程、離線編程和獨(dú)立編程。
在當(dāng)前機(jī)器人的應(yīng)用中，手工教學(xué)仍主導(dǎo)著整個(gè)機(jī)器人焊接領(lǐng)域，離線編程適合結(jié)構(gòu)化焊接環(huán)境，但對(duì)于復(fù)雜的三維焊縫，手工教學(xué)不僅耗時(shí)，而且難以滿足焊接精度的要求，因此在視覺(jué)指導(dǎo)下，計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人獨(dú)立教學(xué)取代手工教學(xué)已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
1.示教編程技術(shù)
（1）在線教學(xué)編程通常由操作人員通過(guò)教學(xué)盒控制機(jī)械手工具的末端到達(dá)指定的姿勢(shì)和位置，記錄機(jī)器人位置數(shù)據(jù)，編寫機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令，完成正常加工中機(jī)器人軌跡規(guī)劃、位置等關(guān)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(diǎn)，操作簡(jiǎn)單直觀。示教盒主要有編程式和遙感式兩種。例如，使用機(jī)器人對(duì)汽車車身進(jìn)行點(diǎn)焊。
首先，操作人員控制機(jī)器人，通過(guò)人工示教，再現(xiàn)焊接過(guò)程中的焊接軌跡，實(shí)現(xiàn)車身各位置各焊點(diǎn)的焊接。
但在焊接過(guò)程中，很難保證車身的位置每次都完全相同。
因此，在實(shí)際焊接中，通常需要增加激光傳感器來(lái)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(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，焊接任務(wù)的完成必須依靠遙控方法。環(huán)境光照條件差，視覺(jué)信息不能完全反饋現(xiàn)場(chǎng)情況，采用三維視覺(jué)作為視覺(jué)反饋手段，教學(xué)周期長(zhǎng)。激光視覺(jué)傳感可獲得焊縫輪廓信息，反饋給機(jī)器人控制器，實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置，跟蹤焊縫。
哈爾濱理工大學(xué)高洪明提出了遠(yuǎn)程焊接激光視覺(jué)傳感輔助遠(yuǎn)程教學(xué)技術(shù)，克服了基于三維視覺(jué)顯示遠(yuǎn)程教學(xué)的缺點(diǎn)。通過(guò)激光視覺(jué)傳感提取焊縫特征作為教學(xué)點(diǎn)，提高識(shí)別精度，實(shí)現(xiàn)平面曲線焊縫和復(fù)雜空間焊縫的遠(yuǎn)程教學(xué)。
(3)力感傳感輔助示教
由于視覺(jué)誤差，三維視覺(jué)教學(xué)精度低，激光視覺(jué)傳感器可獲得焊縫輪廓信息，反饋機(jī)器人控制器實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置跟蹤焊縫。然而，它不能適應(yīng)所有的遙控焊接環(huán)境。例如，工件的表面狀態(tài)對(duì)激光輔助教學(xué)有一定的影響，很難提取不規(guī)則的焊縫特征點(diǎn)。為此，哈爾濱理工大學(xué)高洪明提出了這一建議“遙控焊接力”，采用力傳感器識(shí)別焊縫，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)靈敏度高，力傳感器與焊縫直接接觸，教學(xué)精度高。通過(guò)力感遠(yuǎn)程教學(xué)焊縫識(shí)別模型和自適應(yīng)控制模型，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)的局部自適應(yīng)控制，通過(guò)共享技術(shù)和視覺(jué)現(xiàn)場(chǎng)感實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程焊接遠(yuǎn)程教學(xué)的宏觀全球監(jiān)控。
(4)專用工具輔助示教
為了使機(jī)器人在三維空間中的教學(xué)過(guò)程更加直觀，一些輔助教學(xué)工具被引入在線教學(xué)過(guò)程，包括位置測(cè)量單元和姿態(tài)測(cè)量單元，分別測(cè)量空間的位置和姿勢(shì)。它由兩個(gè)手臂和一個(gè)手腕組成，有六個(gè)自由度，通過(guò)光電編碼器記錄每個(gè)關(guān)鍵角度。操作時(shí)，操作人員手持設(shè)備手腕，教加工路徑，記錄路徑上各點(diǎn)的位置和姿態(tài)，然后通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人加工路徑值，實(shí)現(xiàn)教學(xué)編程，操作簡(jiǎn)單，精度高，無(wú)需操作人員實(shí)際操作機(jī)器人，對(duì)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(jī)器人的靈活性，降低了操作難度，提高了機(jī)器人加工的精度和效率，在許多場(chǎng)合非常實(shí)用。
2.離線編程技術(shù)
與在線編程相比，離線編程具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①減少停機(jī)時(shí)間，在編程下一個(gè)任務(wù)時(shí)，機(jī)器人仍然可以在生產(chǎn)線上工作。
②使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的工作環(huán)境，改善編程環(huán)境。
③應(yīng)用范圍廣，可編程各種機(jī)器人，并能方便地實(shí)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(fù)雜任務(wù)可以用高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言編程。
⑥機(jī)器人程序易于修改。
（1）機(jī)器人離線編程的關(guān)鍵步驟是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的結(jié)果，通過(guò)三維建模工作單元，在模擬環(huán)境中建立與真實(shí)工作環(huán)境相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景，使用計(jì)劃算法控制和操作圖形，不使用實(shí)際機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃，然后生成機(jī)器人程序。使用FANUC公司的Roboguide軟件離線編程的一個(gè)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(fù)雜，很難通過(guò)人工教學(xué)來(lái)確定路徑，因此使用離線編程軟件來(lái)解決。首先建立模具CAD模型，以及機(jī)器人與模具之間的幾何位置關(guān)系，然后根據(jù)特定工藝進(jìn)行軌跡規(guī)劃和離線編程模擬，確認(rèn)后下載到機(jī)器人控制，實(shí)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(kù)、運(yùn)動(dòng)建模功能、工作單元布局功能、路徑規(guī)劃功能、自動(dòng)編程功能、多機(jī)協(xié)調(diào)編程和仿真功能。
第三方離線編程(國(guó)內(nèi)):RobotArtRobotMaster，RobotWorks，Robomove，RobotCAD，DELMIA
機(jī)器人制造商(國(guó)外):（ABB）RobotStudio，（發(fā)那科）RoboGuide，（庫(kù)卡）KUKASim，（安川）MotoSim
模擬系統(tǒng)布局，確認(rèn)TCP離線編程是否干擾，也可以進(jìn)行離線編程仿真，然后將離線編程的程序仿真確認(rèn)后下載到機(jī)器人中執(zhí)行。
3.自主編程技術(shù)
隨著技術(shù)的發(fā)展，各種跟蹤測(cè)量傳感技術(shù)越來(lái)越成熟，人們開(kāi)始研究以焊縫測(cè)量信息為反饋計(jì)算機(jī)控制焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接路徑的獨(dú)立教學(xué)技術(shù)。
（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(jī)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(shù)逐點(diǎn)測(cè)量焊縫的中心坐標(biāo)，建立焊縫軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)，作為焊槍的路徑。
韓國(guó)PyunghyunKim線路結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器安裝在6自由度焊接機(jī)器人的末端，對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)境下的自由表面焊縫進(jìn)行獨(dú)立教學(xué)。在焊縫上建立一個(gè)隨焊縫軌跡移動(dòng)的坐標(biāo)，以表達(dá)焊縫的位置和方向，并與連接類型（搭接、對(duì)接、V形狀)結(jié)合形成機(jī)器人焊接路徑，采用三個(gè)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(jué)的自主編程和基于視覺(jué)反饋的自主教學(xué)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人路徑自主規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)。其主要原理是：在一定條件下，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)視覺(jué)傳感器自動(dòng)跟蹤焊縫，收集和識(shí)別焊縫圖像，計(jì)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(dòng)生成機(jī)器人焊槍(Torch)位置參數(shù)。
（3）多傳感器信息集成獨(dú)立編程。研究人員使用力控制器、視覺(jué)傳感器和位移傳感器來(lái)形成一個(gè)高精度的自動(dòng)路徑生成系統(tǒng)。，該系統(tǒng)集成了位移、力、視覺(jué)控制、引入視覺(jué)伺服，可根據(jù)傳感器反饋信息執(zhí)行。該系統(tǒng)中的機(jī)器人可以根據(jù)記號(hào)筆繪制的線自動(dòng)生成機(jī)器人路徑，位移控制器用于
目前，機(jī)器人廣泛應(yīng)用于焊接、裝配、搬運(yùn)、油漆、拋光等領(lǐng)域，任務(wù)的復(fù)雜性越來(lái)越高，用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和效率的追求也越來(lái)越高。在這種形式下，機(jī)器人的編程方法、編程效率和質(zhì)量變得越來(lái)越重要。降低編程難度和工作量，提高編程效率，實(shí)現(xiàn)編程自適應(yīng)性，提高生產(chǎn)效率是機(jī)器人編程技術(shù)發(fā)展的終極追求。
工業(yè)機(jī)器人編程有哪幾種？對(duì)于工業(yè)機(jī)器人，主要有三種編程方法：在線編程、離線編程和獨(dú)立編程。
在當(dāng)前機(jī)器人的應(yīng)用中，手工教學(xué)仍主導(dǎo)著整個(gè)機(jī)器人焊接領(lǐng)域，離線編程適合結(jié)構(gòu)化焊接環(huán)境，但對(duì)于復(fù)雜的三維焊縫，手工教學(xué)不僅耗時(shí)，而且難以滿足焊接精度的要求，因此在視覺(jué)指導(dǎo)下，計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人獨(dú)立教學(xué)取代手工教學(xué)已成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
1.示教編程技術(shù)
（1）在線教學(xué)編程通常由操作人員通過(guò)教學(xué)盒控制機(jī)械手工具的末端到達(dá)指定的姿勢(shì)和位置，記錄機(jī)器人位置數(shù)據(jù)，編寫機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令，完成正常加工中機(jī)器人軌跡規(guī)劃、位置等關(guān)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(diǎn)，操作簡(jiǎn)單直觀。示教盒主要有編程式和遙感式兩種。例如，使用機(jī)器人對(duì)汽車車身進(jìn)行點(diǎn)焊。
首先，操作人員控制機(jī)器人，通過(guò)人工示教，再現(xiàn)焊接過(guò)程中的焊接軌跡，實(shí)現(xiàn)車身各位置各焊點(diǎn)的焊接。
但在焊接過(guò)程中，很難保證車身的位置每次都完全相同。
因此，在實(shí)際焊接中，通常需要增加激光傳感器來(lái)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(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，焊接任務(wù)的完成必須依靠遙控方法。環(huán)境光照條件差，視覺(jué)信息不能完全反饋現(xiàn)場(chǎng)情況，采用三維視覺(jué)作為視覺(jué)反饋手段，教學(xué)周期長(zhǎng)。激光視覺(jué)傳感可獲得焊縫輪廓信息，反饋給機(jī)器人控制器，實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置，跟蹤焊縫。
哈爾濱理工大學(xué)高洪明提出了遠(yuǎn)程焊接激光視覺(jué)傳感輔助遠(yuǎn)程教學(xué)技術(shù)，克服了基于三維視覺(jué)顯示遠(yuǎn)程教學(xué)的缺點(diǎn)。通過(guò)激光視覺(jué)傳感提取焊縫特征作為教學(xué)點(diǎn)，提高識(shí)別精度，實(shí)現(xiàn)平面曲線焊縫和復(fù)雜空間焊縫的遠(yuǎn)程教學(xué)。
(3)力感傳感輔助示教
由于視覺(jué)誤差，三維視覺(jué)教學(xué)精度低，激光視覺(jué)傳感器可獲得焊縫輪廓信息，反饋機(jī)器人控制器實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置跟蹤焊縫。然而，它不能適應(yīng)所有的遙控焊接環(huán)境。例如，工件的表面狀態(tài)對(duì)激光輔助教學(xué)有一定的影響，很難提取不規(guī)則的焊縫特征點(diǎn)。為此，哈爾濱理工大學(xué)高洪明提出了這一建議“遙控焊接力”，采用力傳感器識(shí)別焊縫，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，反應(yīng)靈敏度高，力傳感器與焊縫直接接觸，教學(xué)精度高。通過(guò)力感遠(yuǎn)程教學(xué)焊縫識(shí)別模型和自適應(yīng)控制模型，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程教學(xué)的局部自適應(yīng)控制，通過(guò)共享技術(shù)和視覺(jué)現(xiàn)場(chǎng)感實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程焊接遠(yuǎn)程教學(xué)的宏觀全球監(jiān)控。
(4)專用工具輔助示教
為了使機(jī)器人在三維空間中的教學(xué)過(guò)程更加直觀，一些輔助教學(xué)工具被引入在線教學(xué)過(guò)程，包括位置測(cè)量單元和姿態(tài)測(cè)量單元，分別測(cè)量空間的位置和姿勢(shì)。它由兩個(gè)手臂和一個(gè)手腕組成，有六個(gè)自由度，通過(guò)光電編碼器記錄每個(gè)關(guān)鍵角度。操作時(shí)，操作人員手持設(shè)備手腕，教加工路徑，記錄路徑上各點(diǎn)的位置和姿態(tài)，然后通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人加工路徑值，實(shí)現(xiàn)教學(xué)編程，操作簡(jiǎn)單，精度高，無(wú)需操作人員實(shí)際操作機(jī)器人，對(duì)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(jī)器人的靈活性，降低了操作難度，提高了機(jī)器人加工的精度和效率，在許多場(chǎng)合非常實(shí)用。
2.離線編程技術(shù)
與在線編程相比，離線編程具有以下優(yōu)點(diǎn)：
①減少停機(jī)時(shí)間，在編程下一個(gè)任務(wù)時(shí)，機(jī)器人仍然可以在生產(chǎn)線上工作。
②使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的工作環(huán)境，改善編程環(huán)境。
③應(yīng)用范圍廣，可編程各種機(jī)器人，并能方便地實(shí)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(fù)雜任務(wù)可以用高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言編程。
⑥機(jī)器人程序易于修改。
（1）機(jī)器人離線編程的關(guān)鍵步驟是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的結(jié)果，通過(guò)三維建模工作單元，在模擬環(huán)境中建立與真實(shí)工作環(huán)境相對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景，使用計(jì)劃算法控制和操作圖形，不使用實(shí)際機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃，然后生成機(jī)器人程序。使用FANUC公司的Roboguide軟件離線編程的一個(gè)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(fù)雜，很難通過(guò)人工教學(xué)來(lái)確定路徑，因此使用離線編程軟件來(lái)解決。首先建立模具CAD模型，以及機(jī)器人與模具之間的幾何位置關(guān)系，然后根據(jù)特定工藝進(jìn)行軌跡規(guī)劃和離線編程模擬，確認(rèn)后下載到機(jī)器人控制，實(shí)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(kù)、運(yùn)動(dòng)建模功能、工作單元布局功能、路徑規(guī)劃功能、自動(dòng)編程功能、多機(jī)協(xié)調(diào)編程和仿真功能。
第三方離線編程(國(guó)內(nèi)):RobotArtRobotMaster，RobotWorks，Robomove，RobotCAD，DELMIA
機(jī)器人制造商(國(guó)外):（ABB）RobotStudio，（發(fā)那科）RoboGuide，（庫(kù)卡）KUKASim，（安川）MotoSim
模擬系統(tǒng)布局，確認(rèn)TCP離線編程是否干擾，也可以進(jìn)行離線編程仿真，然后將離線編程的程序仿真確認(rèn)后下載到機(jī)器人中執(zhí)行。
3.自主編程技術(shù)
隨著技術(shù)的發(fā)展，各種跟蹤測(cè)量傳感技術(shù)越來(lái)越成熟，人們開(kāi)始研究以焊縫測(cè)量信息為反饋計(jì)算機(jī)控制焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接路徑的獨(dú)立教學(xué)技術(shù)。
（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(jī)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(shù)逐點(diǎn)測(cè)量焊縫的中心坐標(biāo)，建立焊縫軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)，作為焊槍的路徑。
韓國(guó)PyunghyunKim線路結(jié)構(gòu)光視覺(jué)傳感器安裝在6自由度焊接機(jī)器人的末端，對(duì)結(jié)構(gòu)環(huán)境下的自由表面焊縫進(jìn)行獨(dú)立教學(xué)。在焊縫上建立一個(gè)隨焊縫軌跡移動(dòng)的坐標(biāo)，以表達(dá)焊縫的位置和方向，并與連接類型（搭接、對(duì)接、V形狀)結(jié)合形成機(jī)器人焊接路徑，采用三個(gè)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(jué)的自主編程和基于視覺(jué)反饋的自主教學(xué)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人路徑自主規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)。其主要原理是：在一定條件下，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)視覺(jué)傳感器自動(dòng)跟蹤焊縫，收集和識(shí)別焊縫圖像，計(jì)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(dòng)生成機(jī)器人焊槍(Torch)位置參數(shù)。
（3）多傳感器信息集成獨(dú)立編程。研究人員使用力控制器、視覺(jué)傳感器和位移傳感器來(lái)形成一個(gè)高精度的自動(dòng)路徑生成系統(tǒng)。，該系統(tǒng)集成了位移、力、視覺(jué)控制、引入視覺(jué)伺服，可根據(jù)傳感器反饋信息執(zhí)行。該系統(tǒng)中的機(jī)器人可以根據(jù)記號(hào)筆繪制的線自動(dòng)生成機(jī)器人路徑，位移控制器用于
目前，機(jī)器人廣泛應(yīng)用于焊接、裝配、搬運(yùn)、油漆、拋光等領(lǐng)域，任務(wù)的復(fù)雜性越來(lái)越高，用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和效率的追求也越來(lái)越高。在這種形式下，機(jī)器人的編程方法、編程效率和質(zhì)量變得越來(lái)越重要。降低編程難度和工作量，提高編程效率，實(shí)現(xiàn)編程自適應(yīng)性，提高生產(chǎn)效率是機(jī)器人編程技術(shù)發(fā)展的終極追求。
