機器人編程

機器人編程【robotprogramming】為使機器人完成某種任務而設(shè)置的動作順序描述。機器人運動和作業(yè)的指令都是由程序進行控制，常見的編制方法有兩種，示教編程方法和離線編程方法。其中示教編程方法包括示教、編輯和軌跡再現(xiàn)，可以通過示教盒示教和導引式示教兩種途徑實現(xiàn)。由于示教方式實用性強，操作簡便，因此大部分機器人都采用這種方式。離線編程方法是利用計算機圖形學成果，借助圖形處理工具建立幾何模型，通過一些規(guī)劃算法來獲取作業(yè)規(guī)劃軌跡。與示教編程不同，離線編程不與機器人發(fā)生關(guān)系，在編程過程中機器人可以照常工作。

（1）示教編程

示教編程是指操作人員通過人工手動的方式，利用示教板移動機器人末端焊槍跟蹤焊縫，適時記錄焊件焊縫軌跡和焊接工藝參數(shù)，機器人根據(jù)記錄信息采用逐點示教的方式再現(xiàn)焊接過程。這種逐點記錄焊槍姿態(tài)再重現(xiàn)的方法需要操作人員充當外部傳感的角色，機器人自身缺乏外部信息傳感，靈活性較差，而且對于結(jié)構(gòu)復雜的焊件，需要操作人員花費大量的時間進行示教，編程效率低。當焊接環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時，需要重新示教焊接過程，不能適應焊接對象和任務變化的場合，焊接精度差

（2）離線編程

離線編程采用部分傳感技術(shù)，主要依靠計算機圖形學技術(shù)，建立機器人工作模型，對編程結(jié)果進行三維圖形學動畫仿真以檢測編程可靠性，最后將生成的代碼傳遞給機器人控制柜控制機器人運行。與示教編程相比，離線編程可以減少機器人工作時間，結(jié)合CAD技術(shù)，簡化編程。國外機器人離線編程技術(shù)研究成熟，各工業(yè)機器人產(chǎn)商都配有各自機器人專用的離線編程軟件系統(tǒng)。比如ABB的Robotstudio仿真編程軟件，既可以做仿真分析又可以離線編程。離線編程能夠構(gòu)造模擬的焊接環(huán)境，依據(jù)工況條件，應用CAD技術(shù)構(gòu)造相應的夾具、零件和工具的幾何模型。但缺乏真實焊接環(huán)境的傳感數(shù)據(jù)，所構(gòu)造的幾何模型對真實焊接目標也只是部分的描述，在焊接過程中必須做出偏差調(diào)節(jié)，因此離線編程難以描述真實的三維運動，不是特別可靠，在焊接過程中必須進行實時的偏差控制以滿足焊接工藝的要求

（3）自主編程

自主編程技術(shù)是實現(xiàn)機器人智能化的基礎(chǔ)。自主編程技術(shù)應用各種外部傳感器使得機器人能夠全方位感知真實焊接環(huán)境，識別焊接工作臺信息，確定工藝參數(shù)。

自主編程技術(shù)無需繁重的示教，減少了機器人的工作時間和工人的勞動時間，也無需根據(jù)工作臺信息實時對焊接過程中的偏差進行糾正，大大提高了機器人的自主性和適應性而成為未來機器人發(fā)展的趨勢。

目前，常用的傳感器有視覺傳感器、超聲波傳感器、電弧傳感器、接觸式傳感器等使機器人具備視覺、聽覺和觸覺等。

機器人的視覺傳感器主要應用電荷藕合器件（CCD一一ChargedCoupledDevice）攝像機模擬人眼獲取外部信息，具備與工件無接觸、抗電磁干擾、檢測精度高、獲取信息豐富等優(yōu)點。超聲波傳感器價格低廉、測距方向性好，但是超聲波易受焊接噪聲、保護氣流因素的干擾而衰減，影響測量精度。電弧傳感器則充分利用焊接過程的電弧參數(shù)對焊縫進行測量，不需要附加其他傳感器就可以計算出焊槍與工件之間的距離，廣泛應用于對稱坡口焊縫如V型焊縫的焊接，對于復雜焊縫無良好檢測能力。接觸式傳感器依靠探針沿焊縫運動，檢測探針的偏移得到焊槍與焊縫之間的偏差，傳感器價格低廉、原理簡單、方便實現(xiàn)。但是隨著探針磨損和變形的加劇，檢測精度逐步降低，對于復雜焊縫以及高速焊接場合檢測能力一般。

對比而言，視覺傳感器采集自然光焊縫圖像、激光結(jié)構(gòu)光圖像和電弧光圖像，激光傳感器單色性好、亮度高，對焊接過程的視覺采集起到很好的輔助作用，對復雜焊縫檢測能力良好。因此，具有視覺檢測能力的焊接機器人更能適應環(huán)境變化，實現(xiàn)機器人智能化。

來源：互聯(lián)網(wǎng)