關(guān)萌 北京華航唯實(shí)機(jī)器人科技股份有限公司

引言

隨著中國制造2025的提出，使我國成為了工業(yè)機(jī)器人的消費(fèi)大國，也是全球最具潛力的工業(yè)機(jī)器人消費(fèi)市場(chǎng)。工業(yè)機(jī)器人將成為中國制造的主角，機(jī)器人的出現(xiàn)大大解放了勞動(dòng)力，從而使人投入到更具有價(jià)值的工作上，避免重復(fù)性勞動(dòng)給人類帶來的不必要的折磨。自2013年以來，中國已成為全球最大的機(jī)器人市場(chǎng)。據(jù)國際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)預(yù)測(cè)，到2019年，中國的機(jī)器人市場(chǎng)將占據(jù)全球市場(chǎng)需求量的40%。目前，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在我國正處在井噴之勢(shì)。各個(gè)機(jī)器人本體商都開發(fā)了自己的機(jī)器人離線編程軟件，對(duì)自有品牌的機(jī)器人底層語言支持的比較好，但是只適用于自家品牌的機(jī)器人，并不適用于市面上其他主流的機(jī)器人品牌，因此第三方軟件變成為了亟待解決此類問題的關(guān)鍵，如RobotMaster、RobotWorks等，還有本體廠商的主流離線編程軟件，如ABB、Fanuc、Kuka等本體廠商都有自己品牌的機(jī)器人離線編程軟件。RobotArt是國產(chǎn)機(jī)器人離線編程軟件，常用于教學(xué)和工業(yè)上的某些應(yīng)用領(lǐng)域。中文操作界面、簡(jiǎn)單易學(xué)。

1 RobotArt機(jī)器人離線編程仿真軟件在教學(xué)中的應(yīng)用

目前，隨著工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，隨之而來不少學(xué)校也將工業(yè)機(jī)器人引入到課堂的教學(xué)中，讓學(xué)生與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)零距離接觸，這樣也對(duì)將來學(xué)生的就業(yè)產(chǎn)生了至關(guān)重要的作用。機(jī)器人的品牌的誕生可謂是雨后春筍，根據(jù)中國工業(yè)和信息化部的數(shù)據(jù)，自2012年以來，機(jī)器人行業(yè)公司的數(shù)量從不到300家增加到3400家。不少互聯(lián)網(wǎng)公司也涉獵到了機(jī)器人領(lǐng)域。工業(yè)機(jī)器人在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，除了四大家族ABB、FANUC、KUKA、YASKAW之外，還有不少國產(chǎn)品牌的機(jī)器人。各種品牌的機(jī)器人在使用上也各有不同，且工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)造價(jià)昂貴，將所有品牌機(jī)器人和應(yīng)用環(huán)境配齊很難。

實(shí)體機(jī)器人在教學(xué)中需要為每一位學(xué)生配備一臺(tái)機(jī)器人，來學(xué)習(xí)機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)和機(jī)器人是如何示教的，這大大增加了教學(xué)中資金的投入；而且在面對(duì)實(shí)體機(jī)器人學(xué)習(xí)過程中，難免會(huì)出現(xiàn)機(jī)器人的碰撞以及機(jī)器人和人之間的碰撞；因此為了避免上述兩個(gè)問題的出現(xiàn)，機(jī)器人離線編程仿真軟件即成為不二之選。通過機(jī)器人離線編程仿真軟件學(xué)生可以了解主流品牌機(jī)器人的結(jié)構(gòu)以及編程指令，每位學(xué)生只需要一臺(tái)電腦，在電腦的虛擬仿真軟件中搭建好場(chǎng)景，導(dǎo)入機(jī)器人，進(jìn)行軌跡規(guī)劃，然后將后置程序拷入到示教器中，對(duì)機(jī)器人程序進(jìn)行修正與調(diào)試，這樣不僅大大提高了課堂的學(xué)習(xí)效率同時(shí)也降低了教學(xué)成本更能保證在教學(xué)中的安全性問題。

2 RobotArt在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

如今機(jī)器人已不再是什么新鮮的事物了，機(jī)器人廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，RobotArt在工業(yè)上廣泛應(yīng)用于打磨、激光切割、噴涂等領(lǐng)域。之前機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用上主要以示教操作為主，由于科技的不斷發(fā)展傳統(tǒng)的示教編程已不能再滿足機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域上的需求，傳統(tǒng)的示教編程存在以下缺點(diǎn)：

（1）示教在線編程過程繁瑣、效率低。

（2）精度完全是靠示教者的目測(cè)決定，而且對(duì)于復(fù)雜的路徑示教在線編程難以取得令人滿意的效果。

（3）示教器種類太多，學(xué)習(xí)量太大。

（4）示教過程容易發(fā)生事故，輕則撞壞設(shè)備，重則撞傷人。

（5）對(duì)實(shí)際的機(jī)器人進(jìn)行示教時(shí)要占用機(jī)器人。

離線編程的出現(xiàn)剛好解決了上述示教編程中存在的問題，因此給了離線編程開拓了很大的發(fā)展空間。

3 RobotArt的工作過程

既然RobotArt在教學(xué)和工業(yè)上有著如此廣泛的應(yīng)用，下面就介紹一下它的工作過程：

首先要在軟件中搭建好與實(shí)際等比例的模型環(huán)境，在搭建好的軟件環(huán)境中按照自己的需求進(jìn)行軌跡規(guī)劃，軌跡規(guī)劃可以分為四種：第一種，由三維模型的點(diǎn)線面生成軌跡，通過選擇三維模型的邊作為軌跡的路徑，選擇面作為軌跡的法向；第二種，曲線特征，由曲線投影到面生成軌跡，將曲線投影到要加工的面上，選擇投影線作為軌跡，選擇面作為軌跡的法向；第三種，由曲線加面生成軌跡，根據(jù)自己的需求設(shè)計(jì)相應(yīng)的曲線，該曲線作為軌跡路徑的方向，然后選擇獨(dú)立的面作為軌跡的法向；另外對(duì)于數(shù)控軌跡等軌跡點(diǎn)非常多的軌跡類型，還可以進(jìn)行外部導(dǎo)入軌跡。生成軌跡后，軟件中可以檢測(cè)軌跡的狀態(tài)，軌跡的狀態(tài)有四種，分別是機(jī)器人正?？梢赃\(yùn)行到的點(diǎn)，機(jī)器人軸限位的點(diǎn)，機(jī)器人不可達(dá)點(diǎn)以及機(jī)器人的奇異點(diǎn)；生成軌跡后根據(jù)軌跡的這三種不同的狀態(tài)可以有針對(duì)性的進(jìn)行調(diào)整，可對(duì)軌跡點(diǎn)進(jìn)行單獨(dú)編輯也可以進(jìn)行批量編輯；當(dāng)前的軌跡生成后需要對(duì)已生成好的軌跡進(jìn)行機(jī)器人仿真，此階段主要是為了檢測(cè)機(jī)器人的工作位姿是否滿足我們的需要，以此為依據(jù)進(jìn)行調(diào)整。調(diào)整過后，就需要生成后置，然后將生成的后置代碼拷入到機(jī)器人控制器中進(jìn)行運(yùn)行，軟件的整個(gè)流程就結(jié)束了。