工业机器人离线编程技术step by step

-回复 -浏览
楼主 2019-01-16 06:39:32
举报 只看此人 收藏本贴 楼主

什么是离线编程?

------------------------

基于CAD/CAM 的机器人离线编程示教,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模型,使用某种机器人编程语言,通过对图形的操作和控制,离线计算和规划出机器人的作业轨迹,然后对编程的结果进行三维图形仿真,以检验编程的正确性。最后在确认无误后,生成机器人可执行代码下载到机器人控制器中,用以控制机器人作业。

离线编程系统主要由用户接口、机器人系统的三维几何构型、运动学计算、轨迹规划、三维图形动态仿真、通信接口和误差校正等部分组成。


离线编程系统组成
--------------------------

① 用户接口 工业机器人一般提供两个用户接口,一个用于示教编程,另一个用于语言编程。示教编程可以用示教器直接编制机器人程序。语言编程则是用机器人语言编制程序,使机器人完成给定的任务。

② 机器人系统的三维几何构型 离线编程系统中的一个基本功能是利用图形描述对机器人和工作单元进行仿真,这就要求对工作单元中的机器人所有的卡具、零件和刀具等进行三维实体几何构型。

③ 运动学计算 就是利用运动学方法在给出机器人运动参数和关节变量的情况下,计算出机器人的末端位姿,或者是在给定末端位姿的情况下,计算出机器人的关节变量值。

④ 轨迹规划 在离线编程系统中,除需要对机器人的静态位置进行运动学计算之外,还需要对机器人的空间运动轨迹进行仿真。

⑤ 三维图形动态仿真 机器人动态仿真是离线编程系统的重要组成部分,它能逼真地模拟机器人的实际工作过程,为编程者提供直观的可视图形,进而可以检验编程的正确性和合理性。

⑥ 通信接口 在离线编程系统中,通信接口起着连接软件系统和机器人控制柜的桥梁作用。

⑦ 误差校正 离线编程系统中的仿真模型和实际的机器人之间存在误差。产生误差的原因主要包括机器人本身结构上的误差、工作空间内难以准确确定物体(机器人、工件等)的相对位置和离线编程系统的数字精度等。


离线编程系统的软件架构

----------------------------------

离线编程软件,像RobotArt、RobotMaster、RobotWorks、RobotStudio等,这些都是在离线编程行业中首屈一指的。

以RobotArt离线编程软件为例,介绍离线编程系统的软件架构。

RobotArt离线编程软件主要分为以下四大模块。

① 机器人编程:机器人编程中各项必备功能,包括零件、工具、轨迹、仿真、后置等。

② 曲线操作:强大的2D、3D 曲线功能,自由设计自己的轨迹曲线。

③ 定位检查:包含零件定位、碰撞检测、测量、间隙检查等多项功能。

④ 场景渲染:提供零件与场景渲染器,可做出更出色的渲染图与动画。


离线编程的基本步骤

----------------------------

机器人离线编程系统包括以下一些主要模块:

传感器、机器人系统CAD建模、离线编程、图形仿真、人机界面以及后置处理等。

① CAD建模 CAD建模需要完成以下任务:零件建模;设备建模;系统设计和布置;几何模型图形处理。因为利用现有的CAD数据及机器人理论结构参数所构建的机器人模型与实际模型之间存在着误差,所以必须对机器人进行标定,对其误差进行测量、分析及不断校正所建模型。

② 图形仿真 计算机图形仿真是机器人离线编程系统的重要组成部分,它将机器人仿真的结果以图形的形式显示出来,直观地显示出机器人的运动状况,从而可以得到从数据曲线或数据本身难以分析出来的许多重要信息,离线编程的效果正是通过这个模块来验证的。

③ 编程 模块一般包括:机器人及设备的作业任务描述(包括路径点的设定)、建立变换方程、求解未知矩阵及编制任务程序等。在进行图形仿真以后,根据动态仿真的结果,对程序做适当的修正,以达到满意效果,最后在线控制机器人运动以完成作业。

④ 传感器 利用传感器的信息能够减少仿真模型与实际模型之间的误差,增加系统操作和程序的可靠性,提高编程效率。对于有传感器驱动的机器人系统,由于传感器产生的信号会受到多方面因素的干扰(如光线条件、物理反射率、物体几何形状以及运动过程的不平衡性等),使得基于传感器的运动不可预测。传感器技术的应用使机器人系统的智能性大大提高,机器人作业任务已离不开传感器的引导。

⑤ 后置处理 主要任务是把离线编程的源程序编译为机器人控制系统能够识别的目标程序。即当作业程序的仿真结果完全达到作业的要求后,将该作业程序转换成目标机器人的控制程序和数据,并通过通信接口下装到目标机器人控制柜,驱动机器人去完成指定的任务。


离线编程的操作过程

----------------------------

采用RobotStudio软件进行简单离线编程(RobotStudio优点良多,最大的特点是根据虚拟场景中的零件形状,自动生成加工轨迹,并且可以控制大部分主流机器人)。

第一步:建立作业路径。RobotStudio离线编程软件默认编程路径为C:\Users\Administrator\Documents\RobotStudio\Solutions,编程时,可根据自己的需要更改路径。此外,新建机器人工作站的名称也可以根据自己的需要进行更改。接着,单击“创建”按钮即可。

第二步:机器人建模。单击“ABB 模型库”,选择需要的机器人后,进入下图所示界面。

接着,单击确定,就会出现如图所示的画面

第三步:放置工具、目标元器件和附属部件

第四步:创建机器人系统。整个系统建立后,要通过离线软件建立系统,以便于进行下一步的操作。

第五步:建立工件坐标系。工件坐标系是编程时使用的坐标系,又称编程坐标系,该坐标系是人为设定的,可以采用三点法确定工件坐标系。

第六步:调整机器人作业位置

第七步:离线编程,创建新的路径,单击示教指令按键,就会在新路径下生成第一条指令


第八步:机器人作业仿真,单击仿真、播放,就能实现机器人的仿真,机器人会按照设定的路径运行


以上内容摘自《工业机器人离线编程与仿真》,欲了解更多详细内容,请阅读本书。

内容包括工业机器人编程的基础、构建基本仿真工业机器人工作站、仿真软件RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编辑、RobotArt离线编程软件的基本操作与工作站系统的构建、离线编程的应用。对工业机器人编程的基础、构建工业机器人仿真工作站、仿真软件的应用讲解非常透彻。

 

定价:59元  2018年1月出版



往期内容:

工业机器人主流驱动方式比较

工业机器人专业人才培养调研报告

最受机械工程师欢迎的10本好书

第四届中国出版政府奖揭晓,化学工业出版社再添两项殊荣

工业机器人保养重点提示

智能装备及机器人好书推荐!

更多工业机器人相关图书内容,请点击阅读原文


我要推荐
转发到