机器人离线编程分解.ppt

机器人离线编程1 课题背景 进入21世纪，机器人已经成为现代工业不可缺少的工具，它标志着工业的现代化程度。近年来，随着计算机技术、微电子技术及网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。机器人是一个可编程的机械装置，其功能的灵活性和智能性很大程度上决定于机器人的编程能力。由于机器人应用范围的扩大和所完成任务复杂程度不断增加，机器人工作任务的编制已经成为一个重要问题。1 课题背景 机器人编程主要分为示教编程和离线编程。国内制造业目前仍主要采用示教-再现的编程方式。示教编程主要有如下缺点：1)机器人示教时，占用生产时间，降低生产效率，提高生产成本；2)操作者工作环境和安全性差，工作中无可避免的粉尘、辐射都危害人体健康，甚至还有一些极限工作环境如深水、核辐射等对人体生命构成威胁；3)缺乏柔性，在工况相似的情况下，无法利用相似程序，仍需重新编程。离线编程可以克服示教编程的不足，具有显著的优点，为解决上述问题提出了可选方案。1 课题背景 机器人离线编程系统是利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的几何模型，再利用一些规划算法，通过对图形的控制和操作，在离线的情况下进行轨迹规划。通过对编程结果进行三维图形动画仿真，以检验编程的正确性，最后将生成的代码传到机器人控制系统，以控制机器人运动，完成给定任务。机器人离线编程系统已被证明是一个有力的工具，可以增加安全性，减少机器人不工作时间和降低成本。机器人离线编程系统是机器人编程语言的拓广，通过该系统可以建立机器人和CAD/CAM之间的联系。1.1 国外离线编程系统的研究现状 国外自20世纪70年代便开始了机器人离线编程方面的研究，美、德、法、日等国家的高校、研究所和企业对机器人离线编程及其系统仿真方面进行了广泛的研究，并已研发出一些比较成熟的的离线编程系统。目前，国际市场上应用于PC机上成熟的商用软件有IGRIP、RobCAD和Robotworks等。IGRIP是交互式机器人图形编程与仿真软件包，主要用于机器人工作单元布置、仿真及离线编程。RobCAD主要应用于白车身点焊、喷涂和激光切割等，美国福特、德国大众、意大利菲亚特等多家汽车公司都应用该系统。1.2 国内离线编程系统的研究现状 相比于国外离线编程系统的广泛研究，国内在离线编程方面的研究稍显不足，而且起步较晚。机器人学是个多学科高度发展综合的产物，我国在一些领域中的落后，使得在机器人技术的发展上遇到了很多障碍。此外，我国的劳动密集型产业状况也是限制机器人广泛应用的一个重要因素。尽管如此，国内的一些高校也各自对离线编程技术进行了一些研究，其中包括哈尔滨工业大学、南京理工大学、上海交通大学、北京理工大学、北京工业大学等。1.2 国内离线编程系统的研究现状 哈尔滨工业大学在SolidWorks平台上进行二次开发，采用COM和ATL编程技术，从实用化角度出发，开发一个功能较全的机器人弧焊离线编程系统。南京理工大学在AutoCAD上进行二次开发，开发了弧焊机器人离线编程系统，还分析了IGM弧焊机器人工作站的结构特点，开发了通用型IGM弧焊机器人大型工作站离线编程系统。上海交通大学开发了基于PC的交互式三维可视化离线编程和动态仿真系统。北京工业大学在VC+开发平台上自主开发一套离线编程与仿真系统。2 关键技术和理论 机器人离线编程系统正朝着集成的方向前进，其中包含了多个领域中的多个学科，为推动这项技术的进一步发展，以下几个方面的技术是关键：1)多传感器融合技术的建模与仿真。随着机器人智能化的提高，传感器技术在机器人系统中的应用越来越重要。因而需要在离线编程系统中对多传感器进行建模，实现多传感器的通讯，执行基于多传感器的操作。2)错误检测和修复技术。系统执行过程中发生错误是难免的应对系统的运行状态进行检测以监视错误的发生，并采用相应的修复技术。2 关键技术和理论 3)各种规划算法的进一步研究，其包括路径规划、放置规划和微动规划等。规划一方面要考虑到环境的复杂性、连续和不确定性，另一方面又要充分注意计算的复杂性。4)通用有效的误差标定技术，以应用于各种实际应用场合的机器人的标定。5)具体应用的工艺支持。如弧焊，作为离线编程应用比较困难的领域，不止是姿态、轨迹的问题，而且需要更多的工艺方面的研究以及相应的专家系统。3 离线编程过程 本次采用ROTSY进行简单的离线编程，下面是离线编程的过程。第一步：建立作业路径第二步：机器人建模 第三步：CAD模型转换 第四步：导入作业路径 第五步：建立末端执行器模型和调整工具坐标系第六步：调整作业路径模型的位置 第七步：离线编程第八步：作业仿真并生成作业轨迹 第九步：将作业仿真程序转换为机器人控制程序4 总结 从总体上看，工业机器人离线编程技术尚不成熟，国内外大都仍处于研究阶段，只有其中的一些模块已经或正在走向成熟。近年来，国内外许多大中型企业都装备了自动化加工设备和计算机辅助设备与系统。同时，成熟的CADCAM技术以其高效便捷的建模手段和集成技术，使之成为工业机器人编程中的有力工具。这些设备和系统为工业机器人的离线编程技术的研究和推广提供了基本的软件和硬件条件，使离线编程的实用化通用化成为可能。4 总结 从发展上来看，离线编程系统正朝着智能化、专用化的方向发展，用户操作越来越简单方便，并且快速生成控制程序。在某些具体的应用领域甚至可以实现参数化，极大地简化用户的操作。机器人离线编程技术对工业机器人的推广应用及其工作效率的提高有着重要意义，离线编程可以大幅度节省制造时间，实现计算机的实时仿真，为机器人编程和调试提供安全灵活的环境，是机器人开发应用的研究方向。谢谢！