機器人兩種編程方式的探討和優(yōu)缺點分析

　　進入21世紀，機器人已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)不可缺少的工具，它標志著工業(yè)的現(xiàn)代化程度。近年來，隨著計算機技術(shù)，微電子技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了飛速的提升。

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

　　目前，不像數(shù)控機床那樣有APT語言，機器人編程還沒有公認的國際標準，各制造廠商有各自的機器人編程語言。

　　機器人編程可分為三個水平：

　　1、用示教盒進行現(xiàn)場編程。

　　2、直接的機器人語言編程。

　　包括：

　　a、專用機器人語言。

　　b、添加了機器人庫的已有計算機語言。

　　3、面向任務(wù)的機器人編程語言。

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

　　現(xiàn)在的機器人，一般都具有前兩種編程方法。

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

　　示教是一種機器人的編程方法，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”就是機器人學習的過程，在這個過程中，操作者要手把手教會機器人做某些動作。

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

　　機器人按照示教時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行的一種編程方法，常用的有：

　　1、人工引導示教

　　由有經(jīng)驗的操作人員移動機器人的末端執(zhí)行器，計算機記憶各自由度的運動過程。

　　特點：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器人，例如一些大功率或高減速比機器人，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)機器人都配有示教盒，它相當于鍵盤，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

　　將計算機輔助設(shè)計的數(shù)據(jù)直接用于示教，并利用傳感技術(shù)進行必要的修正。

　　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

　　機器人離線編程系統(tǒng)都是利用計算機圖形學的的成果，建立起機器人及工作環(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，在離線的情況下進行軌跡的規(guī)劃，通過對編程

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

　　機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，減少機器人不工作的時間和降低成本。機器人離線編程系統(tǒng)是機器人編程語言的拓廣，通過該系統(tǒng)可以建立機器人和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。在某些具體的應用領(lǐng)域可以實現(xiàn)參數(shù)化，加極大的簡化了用戶的操作。

　　機器人離線編程技術(shù)對機器人的推廣應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)約制造時間，實現(xiàn)機器人的實時仿真，為機器人的編程和調(diào)試提供安全靈活的環(huán)境，是機器人開發(fā)應用的方向。

　　兩種編程方式的比較分析

　　示教編程方式

　　目前，相當數(shù)量的機器人仍采用示教編程方式。機器人示教后可以立即應用，在再現(xiàn)時，機器人重復示教時存入存儲器的軌跡和各種操作，如果需要，過程可以重復多次。

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

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

　　離線編程

　　離線編程克服了在線編程的許多缺點，充分利用了計算機的功能。

　　優(yōu)點：編程時可以不用機器人，機器人可以進行其他工作；可預先優(yōu)化操作方案和運行周期時間；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，可以預先運行程序來模擬實際動作，從而不會出現(xiàn)危險，利用圖形仿真技術(shù)可以在屏幕上模擬機器人運動來輔助編程；對于不同的工作目的，只需要替換部分特定的程序。

　　缺點：所需的能補償機器人系統(tǒng)誤差的功能、坐標系數(shù)據(jù)仍難以得到。