工业机械人在线编程、离线编程以及自主编程基本介绍
目今机械人普遍应用于焊接、装配、搬运、喷漆及打磨等领域，， ，使命的庞洪水平一直增添，， ，而用户对产品的质量、效率的追求越来越高 。。。。。。在这种形式下，， ，机械人的编程方法、编程效率和质量显得越来越主要 。。。。。。降低编程的难度和事情量，， ，提高编程效率，， ，实现编程的自顺应性，， ，从而提高生产效率，， ，是机械人编程手艺生长的最终追求 。。。。。。
编程手艺的生长及应用情形
对工业机械人来说，， ，主要有三类编程要领：在线编程、离线编程以及自主编程三类 。。。。。。在目今机械人的应用中，， ，手工示教仍然主宰着整个机械人焊接领域，， ，离线编程适合于结构化焊接情形，， ，但关于轨迹重大的三维焊缝，， ，手工示教不但费时并且也难以知足焊接精度要求，， ，因此在视觉扶引下由盘算机控制机械人自主示教取代手工示教已成为生长趋势 。。。。。。
示教编程手艺
� 。。。。。。�1）在线示教编程
通常由操作职员通过示教盒控制机械手工具最后抵达指定的姿态和位置，， ，纪录机械人位姿数据并编写机械人运动指令，， ，完成机械人在正常加工中的轨迹妄想、位姿等枢纽数据信息的收罗、纪录 。。。。。。
示教盒示教具有在线示教的优势，， ，操作轻盈直观 。。。。。。如图1所示，， ，示教盒主要有编程式和遥感式两种 。。。。。。例如，， ，接纳机械人对汽车车身举行点焊，， ，首先由操作职员控制机械人抵达各个焊点对各个点焊轨迹通过人工示教，， ，在焊接历程中通过示教再现的方法，， ，再现示教的焊接轨迹，， ，从而实现车身各个位置各个焊点的焊接 。。。。。。车身机械人点焊历程如图2所示 。。。。。。但在焊接中车身的位置很难包管每次都完全一样，， ，故在现实焊接中，， ，通�；；；； ；剐枰鎏砑す獯衅鞯榷院附勇肪毒傩芯榔托Ｕ� 。。。。。。
� 。。。。。。�2）激光传感辅助示教
在空间探索、水下施工、核电站修复等极限情形下，， ，操作者不可身临现� 。。。。。。�， ，焊接使命的完成必需借助于�？？？胤椒� 。。。。。�；；；； Ｇ樾蔚墓庹仗跫睿�， ，视觉信息不可完全地反响现场的情形，， ，接纳立体视觉作为视觉反响手段，， ，示教周期长 。。。。。。激光视觉传感能够获取焊缝轮廓信息，， ，反响给机械人控制器实时调解焊枪位姿跟踪焊缝 。。。。。。哈尔滨工业大学高洪明等提出了用于�？？？睾附拥募す馐泳醮懈ㄖ？？？厥窘淌忠眨�， ，战胜了基于立体视觉显示�？？？厥窘痰娜醯� 。。。。。。通过激光视觉传感提取焊缝特征点作为示教点，， ，提高了识别精度，， ，实现了对平面曲线焊缝和重大空间焊缝的�？？？厥窘蹋�3） 。。。。。。
� 。。。。。。�3）力觉传感辅助示教
由于视觉误差，， ，立体视觉示教精度低，， ，激光视觉传感能够获取焊缝轮廓信息，， ，反响给机械人控制器实时调解焊枪位姿跟踪焊缝 。。。。。。但也无法顺应所有�？？？睾附忧樾危�， ，如工件外貌状态对激光辅助示教有一定影响，， ，不规则焊缝特征点提取难题，， ，为此哈尔滨工业大学高洪明等提出了“�？？？睾附恿跻Ｊ窘淌忠铡保�， ，接纳力传感器对焊缝举行辨识，， ，系统结构简朴，， ，本钱低，， ，反应迅速度高，， ，力觉传感与焊缝直接接触，， ，示教精度高 。。。。。。通过力觉遥示教焊缝辨识模子和自顺应控制模子，， ，实现遥示教局部自顺应控制，， ，通过共享手艺和视觉临场感实现人对�？？？睾附右Ｊ窘毯旯廴旨嗫� 。。。。。。
� 。。。。。。�4）专用工具辅助示教
为了使得机械人在三维空间示教历程更直观，， ，一些辅助示教工具被引入在线示教历程，， ，辅助示教工具包括位置丈量单位和姿态丈量单位，， ，划分来丈量空间位置和姿态 。。。。。。由两个手臂和一个手腕组成，， ，有6个自由度，， ，通过光电编码器来纪录每个要害的角度 。。。。。。操作时，， ，由操作职员手持该装备的手腕，， ，对加工路径举行示教，， ，纪录下路径上每个点的位置和姿态，， ，再通过坐标转换为机械人的加工路径值，， ，实现示教编程，， ，操作轻盈，， ，精度高，， ，不需要操作者现实操作机械人，， ，这对许多非专业的操作职员来说是很是利便的 。。。。。。
借助激光等装置举行辅助示教，， ，提高了机械人使用的柔性和无邪性，， ，降低了操作的难度，， ，提高了机械人加工的精度和效率，， ，这在许多场合是很是适用的 。。。。。。
离线编程手艺
与在线编程相比，， ，离线编程具有如下优点：
①镌汰�；；；； ；氖奔洌�， ，当对下一个使命举行编程时，， ，机械人可仍在生产线上事情 。。。。。。
②使编程者远离危险的事情情形，， ，改善了编程情形 。。。。。。
③使用规模广，， ，可以对种种机械人举行编程，， ，并能利便地实现优化编程 。。。。。。
④便于和CAD/CAM舷连系，， ，做到CAD/CAM/ROBOTICS一体化 。。。。。。
⑤可使用高级盘算机编程语言对重大使命举行编程 。。。。。。
⑥便于修改机械人程序 。。。。。。
� 。。。。。。�1）编程要害办法
机械人离线编程是使用盘算机图形学的效果，， ，通过对事情单位举行三维建模，， ，在仿真情形中建设与现实事情情形对应的场景，， ，接纳妄想算法对图形举行控制和操作，， ，在不使用现实机械人的情形下举行轨迹妄想，， ，进而爆发气械人程序 。。。。。。其中要害办法如图4所示 。。。。。。图5为接纳FANUC公司的Roboguide软件举行离线编程的一个实例 。。。。。。产品为公共汽车模具的一部分，， ，需要对其外貌举行激光熔覆，， ，由于外貌较为重大，， ，接纳人工示教方法确定路径几无可能，， ，故接纳离线编程软件举行解决 。。。。。。首先建设模具的CAD模子，， ，以及机械人和模具之间的几何位置关系，， ，然后凭证特定的工艺举行轨迹妄想和离线编程仿真，， ，确认无误后下载到机械人控制中执行，， ，实践证实取得了较好的效果 。。。。。。
� 。。。。。。�2）商业离线编程软件
一样平常包括:几何建模功效、基本模子库、运动学建模功效、事情单位结构功效、路径妄想功效、自动编程功效、多机协调编程与仿真功效 。。。。。。
第三方离线编程（海内）：RobotArtRobotMaster、RobotWorks、Robomove、RobotCAD、DELMIA、ARStudio（众为兴）
机械人厂家（外洋）：RobotStudio、RoboGuide、KUKASim、MotoSim
可对系统结构举行模拟，， ，确认TCP的可达性，， ，是否干预，， ，也可举行离线编程仿真，， ，然后将离线编程的程序仿真确认后下载到机械人中执行 。。。。。。
自主编程手艺
随着手艺的生长，， ，种种跟踪丈量传感手艺日益成熟，， ，人们最先研究以焊缝的丈量信息为反� 。。。。。。�， ，由盘算机控制焊接机械人举行焊接路径的自主示教手艺 。。。。。。
� 。。。。。。�1）基于激光结构光的自主编程
基于结构光的路径自主妄想其原理是将结构光传感器装置在机械人的最后，， ，形成“眼在手上”的事情方法，， ，如图6所示，， ，使用焊缝跟踪手艺逐点丈量焊缝的中心坐标，， ，建设起焊缝轨迹数据库，， ，在焊接时作为焊枪的路径 。。。。。。
韩国PyunghyunKim将线结构光视觉传感器装置在6自由度焊接机械人最后，， ，对结构化情形下的自由外貌焊缝举行了自主示教 。。。。。。在焊缝上建设了一个随焊缝轨迹移动的坐标来表达焊缝的位置和偏向，， ，并与毗连类型（搭接、对接、V形）连系形成机械人焊接路径，， ，其中还接纳了3次样条函数对空间焊缝轨迹举行拟合，， ，阻止了通例的直线毗连造成的误差，， ，如图7所示 。。。。。。
� 。。。。。。�2）基于双目视觉的自主编程
基于视觉反响的自主示教是实现机械人路径自主妄想的要害手艺，， ，其主要原理是：在一定条件下，， ，由主控盘算机通过视觉传感器沿焊缝自动跟踪、收罗并识别焊缝图像，， ，盘算出焊缝的空间轨迹和方位（即位姿），， ，并按优化焊接要求自动天生气械人焊枪(Torch)的位姿参数 。。。。。。
� 。。。。。。�3）多传感器信息融合自主编程
有研究职员接纳力控制器，， ，视觉传感器以及位移传感器组成一个高精度自动路径天生系统 。。。。。。系统设置如图8所示，， ，该系统集成了位移、力、视觉控制，， ，引入视觉伺服，， ，可以凭证传感器反响信息来执行行动 。。。。。。该系统中机械人能够凭证记号笔所绘制的线自动天生气械人路径，， ，位移控制器用来坚持机械人TCP点的位姿，， ，视觉传感器用来使得机械人自动追随曲线，， ，力传感器用来坚持TCP点与工件外貌距离恒定 。。。。。。
基于增强现实的编程手艺
增强现实手艺源于虚拟现实手艺，， ，是一种实时地盘算摄像机影像的位置及角度并加上响应图像的手艺，， ，这种手艺的目的是在屏幕上把虚拟天下套在现实天下并互动，， ，增强现实手艺使得盘算机爆发的三维物体融合到现实场景中，， ，增强了用户同现实天下的交互 。。。。。。将增强现实手艺用于机械人编程具有革命性意义 。。。。。。
增强现实手艺融合了真实的现真相形和虚拟的空间信息，， ，它在现真相形中施展了动画仿真的优势并提供了现真相形与虚拟空间信息的交互通道 。。。。。。例如一台虚拟的飞机洗濯机械人模子被应用于按比例缩小的飞机模子 。。。。。�？？？刂菩槟獾幕等苏攵苑苫Ｗ友刈乓欢ǖ墓旒Ｔ硕�， ，进而天生气械人程序，， ，之后对现实机械人举行标定和编程 。。。。。。
基于增强现实的机械人编程手艺（RPAR）能够在虚拟情形中没有真实工件模子的情形下举行机械人离线编程 。。。。。。由于能够将虚拟机械人添加到现真相形中，， ，以是当需要原位靠近的时间该手艺是一种很是有用的手段，， ，这样能够阻止在标定现真相形和虚拟情形中可能遇到的手艺难题 。。。。。。增强现实编程的架构如图9所示，， ，由虚拟情形、操作空间、使命妄想以及路径妄想的虚拟机械人仿真和现实机械人验证等环节组成 。。。。。。
总结：古板的在线示教编程将只在很少的场合获得应用，， ，随着手艺的更新，， ，后三种会逐步增添，， ，有的照旧在手艺研发期，， ，谁先有突破，， ，都将获得市场 。。。。。。
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