機(jī)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(jì)，機(jī)器人已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的工具，它標(biāo)志著工業(yè)的現(xiàn)代化程度。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速的提升。

　　機(jī)器人是一個可編程的機(jī)械裝置，其功能的靈活性和智能型決定于機(jī)器人的編程能力。由于機(jī)器人應(yīng)用范圍的擴(kuò)大和所完成任務(wù)復(fù)雜程度的不斷增加，機(jī)器人工作任務(wù)的貶值已經(jīng)和成為一個重要的問題。

　　目前，不像數(shù)控機(jī)床那樣有APT語言，機(jī)器人編程還沒有公認(rèn)的國際標(biāo)準(zhǔn)，各制造廠商有各自的機(jī)器人編程語言。

　　機(jī)器人編程可分為三個水平：

　　1、用示教盒進(jìn)行現(xiàn)場編程。

　　2、直接的機(jī)器人語言編程。

　　包括：

　　a、專用機(jī)器人語言。

　　b、添加了機(jī)器人庫的已有計(jì)算機(jī)語言。

　　3、面向任務(wù)的機(jī)器人編程語言。

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

　　現(xiàn)在的機(jī)器人，一般都具有前兩種編程方法。

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

　　示教是一種機(jī)器人的編程方法，示教分為三個步驟：

　　1、示教。

　　2、存儲。

　　3、再現(xiàn)。

　　什么是示教與再現(xiàn)？

　　“示教”就是機(jī)器人學(xué)習(xí)的過程，在這個過程中，操作者要手把手教會機(jī)器人做某些動作。

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

　　機(jī)器人按照示教時(shí)記憶下來的程序展現(xiàn)這些動作，就是“再現(xiàn)”過程。

　　示教可分為：在線示教方式和離線示教方式。

　　一、在線示教方式

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

　　1、人工引導(dǎo)示教

　　由有經(jīng)驗(yàn)的操作人員移動機(jī)器人的末端執(zhí)行器，計(jì)算機(jī)記憶各自由度的運(yùn)動過程。

　　特點(diǎn)：簡單，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的機(jī)器人，例如一些大功率或高減速比機(jī)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(xiàn)場示教，一般工業(yè)機(jī)器人都配有示教盒，它相當(dāng)于鍵盤，有回零、示教方式、數(shù)字、輸入、編輯、啟動、停止等鍵。

　　二、離線示教

　　原因：1、不便于現(xiàn)場操作，2、工作量大、精度低。

　　方法包括：

　　1、解析示教

　　將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)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(tǒng)自動規(guī)劃運(yùn)動路徑。

　　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。

　　離線編程

　　機(jī)器人離線編程系統(tǒng)都是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的的成果，建立起機(jī)器人及工作環(huán)境的幾何模型，再利用一些規(guī)劃算法，通過對圖形的控制和操作，在離線的情況下進(jìn)行軌跡的規(guī)劃，通過對編程

　　結(jié)果進(jìn)行三維圖形的動畫仿真，以檢驗(yàn)編程的正確性，最后將生成的代碼傳給機(jī)器人控制系統(tǒng)，以控制機(jī)器人的運(yùn)動，完成給定的任務(wù)。

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

　　從發(fā)展上來看，離線編程系統(tǒng)正朝著智能化，專用化的方向發(fā)展，用戶操作越來越簡單方便，并且快速生成控制程序。在某些具體的應(yīng)用領(lǐng)域可以實(shí)現(xiàn)參數(shù)化，加極大的簡化了用戶的操作。

　　機(jī)器人離線編程技術(shù)對機(jī)器人的推廣應(yīng)用及其工作效率的提升有著重要意義，離線編程可以大幅度節(jié)約制造時(shí)間，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時(shí)仿真，為機(jī)器人的編程和調(diào)試提供安全靈活的環(huán)境，是機(jī)器人開發(fā)應(yīng)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(dāng)數(shù)量的機(jī)器人仍采用示教編程方式。機(jī)器人示教后可以立即應(yīng)用，在再現(xiàn)時(shí)，機(jī)器人重復(fù)示教時(shí)存入存儲器的軌跡和各種操作，如果需要，過程可以重復(fù)多次。

　　優(yōu)點(diǎn)：簡單方便；不需要環(huán)境模型；對實(shí)際的機(jī)器人進(jìn)行示教時(shí)，可以修正機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來的誤差。

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

　　離線編程

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

　　優(yōu)點(diǎn)：編程時(shí)可以不用機(jī)器人，機(jī)器人可以進(jìn)行其他工作；可預(yù)先優(yōu)化操作方案和運(yùn)行周期時(shí)間；可將以前完成的過程或子程序結(jié)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(xiàn)有的CAD和CAM信息，可以預(yù)先運(yùn)行程序來模擬實(shí)際動作，從而不會出現(xiàn)危險(xiǎn)，利用圖形仿真技術(shù)可以在屏幕上模擬機(jī)器人運(yùn)動來輔助編程；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(bǔ)償機(jī)器人系統(tǒng)誤差的功能、坐標(biāo)系數(shù)據(jù)仍難以得到。