關于fanuc機器人程序編寫的發(fā)展與進步

摘 要：fanuc機器人是由日本fanuc公司研制的，是對于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的需要。對于日本這樣一個勞動力匱乏的國家，想要更快進行發(fā)展則需要尋求機器代替人進行工作，而fanuc機器人就是因為日本國情的需求而產生的。隨著fanuc機器人的發(fā)展，在數(shù)控系統(tǒng)領域，fanuc得到了世界的廣泛應用。本文將對于fanuc機器人在程序編寫上的發(fā)展與進步進行研究。

關鍵詞：fanuc 機器人 程序編寫 系統(tǒng)6 系統(tǒng)15

中圖分類號：TP2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）07（a）-0002-02

Fanuc機器人在1974年被生產出以后，fanuc公司在技術的領域不斷的尋求發(fā)展，不斷的拓寬fanuc機器人在數(shù)控領域的廣泛應用，譬如在弧焊、點焊、噴漆、涂膠和搬運等領域實現(xiàn)fanuc機器人代替機器手進行數(shù)控操作。逐漸實現(xiàn)了機器智能化的發(fā)展方向。本文將針對fanuc機器人的發(fā)展過程，fanuc系統(tǒng)6機器人和fanuc系統(tǒng)15機器人進行對比，以觀測fanuc機器人的發(fā)展與進步。

1 fanuc機器人的發(fā)展過程

Fanuc機器人先后經歷了多次的變革，系統(tǒng)從1979年的數(shù)控系統(tǒng)6發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)控系統(tǒng)15，數(shù)控系統(tǒng)16以及數(shù)控系統(tǒng)18等。

在1979年fanuc機器人率先實現(xiàn)了系統(tǒng)6的數(shù)控機床系統(tǒng)，它主要應用于數(shù)控的銑床和加工。它在實現(xiàn)一般功能的基礎上，也創(chuàng)建了一部分高級的數(shù)控機床控制功能，是屬于中檔的數(shù)控機床系統(tǒng)，就是CNC系統(tǒng)。在這個中檔CNC系統(tǒng)當中，可以實現(xiàn)用戶自己編寫和制作的特有變量型子程序以及宏程序。在硬件上，也大量的采用集成電路的大規(guī)模的應用和大容量磁泡存儲器的覆蓋。

隨后，在第二年，fanuc機器人又迎來了一次系統(tǒng)變革，在原有中檔系統(tǒng)的基礎上，fanuc公司將系統(tǒng)拓寬到低檔和高檔兩個區(qū)域，研制除了低檔數(shù)控系統(tǒng)3以及高檔數(shù)控系統(tǒng)9。低檔數(shù)控系統(tǒng)3可以廣泛應用在小型的機床，因其成本低，體積小等優(yōu)點促使市場上對于機電一體化系統(tǒng)需求得到滿足。而高檔數(shù)控系統(tǒng)9則是在原有中檔數(shù)控系統(tǒng)6的基礎上對系統(tǒng)自身提出了更高的要求，促使可變的軟件型數(shù)控機床更高級系統(tǒng)的應運而生。因其系統(tǒng)具有的可變性，可以促使高檔數(shù)控系統(tǒng)9在不同領域得到廣泛的應用，譬如航空部件等的加工。

其后，在1984年，fanuc機器人又迎來了新型的分布式數(shù)控機床系統(tǒng)10、11和12。它們其發(fā)展方向是針對于中型或大型的系統(tǒng)的應用，其以元件數(shù)量的最少化實現(xiàn)效果最好的實現(xiàn)化為目標。這次變革，主要在硬件上做了改進，大量采用大規(guī)模集成電路。32位的CPU以及磁泡存儲器都促使元件的數(shù)量比以往的fanuc機器人數(shù)控機床系統(tǒng)再減少30%。引入了PLC可編程控制的梯形圖語言和PASCAL語言在分布式數(shù)控機床系統(tǒng)中的應用。此外，分布式數(shù)控機床系統(tǒng)健全和豐富了宏功能。

隨后，緊接著的一年，fanuc公司在小型機床市場上又推出了fanuc機器人數(shù)控機床系統(tǒng)0，它在手動編程中創(chuàng)建了現(xiàn)場編程示教盒TP，使手動編程功能不再繁雜。它因為其功能的強大和價格的低廉，體積的小巧被廣泛的應用，即便是在現(xiàn)在，它也依舊是主流的應用數(shù)控機床系統(tǒng)。

在1987年，fanuc機器人進入了人工智能時代，研制開發(fā)的高級數(shù)控機床系統(tǒng)15，它是一個人工智能控制與數(shù)控機床控制和生產物料控制三位一體的綜合型數(shù)控系統(tǒng)。將數(shù)字化運用到了伺服單元、主軸單元促使加工是的高精度和高效率，同時還增加了MAP通訊自動協(xié)議以及窗口功能等。

Fanuc公司沒有因為系統(tǒng)15的研發(fā)而停止腳步，他們仍是在不斷的進行著fanuc機器人的研發(fā)，到目前為止，市面上就有將近40多種的不同系統(tǒng)，不同應用的fanuc機器人被使用。

2 fanuc機器人數(shù)控機床系統(tǒng)6與數(shù)控機床系統(tǒng)15

2.1 fanuc機器人數(shù)控機床系統(tǒng)6

由上面的論述可以知道系統(tǒng)6是中檔的數(shù)控機床系統(tǒng)，它在實現(xiàn)一般功能的基礎上，也創(chuàng)建了一部分高級的數(shù)控機床控制功能，是屬于中檔的數(shù)控機床系統(tǒng)。在數(shù)控機床系統(tǒng)6中的控制功能中的控制軸主要包括x，y，z三軸主城，通過三軸兩軸的聯(lián)動來實現(xiàn)直線以及圓弧，螺旋線等的插補。Fanuc機器人數(shù)控機床系統(tǒng)6與其他的數(shù)控機床系統(tǒng)的工作原理是一樣的，都是通過零件程序的輸入到譯碼，再到數(shù)據(jù)處理，插補運算和伺服輸出等工作環(huán)節(jié)。在系統(tǒng)6當中采用的編程語言是FAPT語言，通過電腦進行編譯和計算，然后自動輸出到數(shù)控紙帶上。

對于fanuc機器人數(shù)控機床系統(tǒng)6的編程研究，應該從手動編程進行研究。因其系統(tǒng)6的時代性，它的手動編程是停留在圖紙繪制、計算工具計算等方式來規(guī)劃fanuc機器人的運動軌跡。在系統(tǒng)6中程序包括主程序和子程序，主程序與子程序通過轉移進行指示fanuc機器人的運動。其中，子程序可以通過M98代碼來調用子程序，這種方式被稱作為嵌套，而系統(tǒng)6只能做到兩次嵌套。在程序當中，其主要是通過具有多條指令的程序段組成，是一個指令單位。程序段再往下分，則是由字符構成的，字符根據(jù)一定的規(guī)定格式進行編寫。通過對于坐標軸x，y，z的聯(lián)動性能實現(xiàn)坐標軸的直線運動和圓弧運動以實現(xiàn)其工作作用，主要是通過其動作指令的聯(lián)動性能實現(xiàn)fanuc工作的目的。

2.2 fanuc機器人數(shù)控機床系統(tǒng)15

由上面的論述可以知道系統(tǒng)15是屬于人工智能的數(shù)控機床系統(tǒng)。它是一個人工智能控制與數(shù)控機床控制和生產物料控制三位一體的綜合型數(shù)控系統(tǒng)。將數(shù)字化運用到了伺服單元、主軸單元促使加工是的高精度和高效率，同時還增加了MAP通訊自動協(xié)議以及窗口功能等。

Fanuc機器人的編程方式主要是通過兩種方式實現(xiàn)，一個是手動編程，一個是自動編程。手動編程主要是通過TP示教盒實現(xiàn)現(xiàn)場編程的，而自動編程也稱作離線編程，是通過計算機上的fanuc編程軟件實現(xiàn)自動編程的一種方式。其中系統(tǒng)軟件根據(jù)實現(xiàn)功能的不同，大致可以分為：Handling Tool（搬運）、Laser Tool（激光焊接切割）、Art Tool（弧焊）、Spot Tool（點焊）等。其中手動編寫的TP主要用于現(xiàn)場的實際操作，通過移動fanuc機器人來檢查fanuc的工作狀態(tài)，運行情況，以及編寫程序讓fanuc及時運行來測試程序的準確性等。TP也并不是全部的進行手動編寫，它也是自動編程的一種方式，不過主要是針對于隨時對fanuc進行檢測和試運行，所以也是作為傳統(tǒng)手動編程的一個進化。

在編程的過程中需要通過對fanuc發(fā)送運動指令，從而促使其運動，實現(xiàn)工作。運動指令大致可以分為三種，Joint是關節(jié)運動指令；Linear是直線運動指令；Circular是圓弧運動指令。Joint主要是指定fanuc在指定的兩個點之間進行任意的運動；Linear主要是指定fanuc在指定的兩個點之間進行直線運動；Circular主要是指定fanuc在制定的三個點之間進行圓弧運動。

在系統(tǒng)15當中對于各個指令都進行了明確的規(guī)劃和確定，不同于系統(tǒng)6的設計。系統(tǒng)6只是通過坐標軸的聯(lián)動性能指導fanuc機器人進行運動的指令。而系統(tǒng)15在fanuc機器人進行運動指令的基礎上，對于其工作指令例如Spot Tool（點焊）等的指令都可以通過編程就得到實現(xiàn)，而不需要設計聯(lián)動性能來指導fanuc的運動。這種編程的變化，不但可以有效的節(jié)省人力，還能夠使fanuc機器人的操作功能性得到廣泛的提高。不僅如此，系統(tǒng)6主要是建立一個工具性的坐標系，便于對fanuc機器人進行運動指導，而系統(tǒng)15不但在工作性坐標系的基礎上加入例如TCP點外，還建立了用戶坐標系，以通過程序去記錄位置的信息。而TP示教盒的應用也是系統(tǒng)15與系統(tǒng)6相比最顯著的優(yōu)勢，它不需要進行手繪圖，計算等，只需要將相應的數(shù)據(jù)信息和指令輸入到TP中就可以實現(xiàn)及時的對于fanuc機器人的操作。節(jié)省了時間，提高了工作效率。

3 結語

通過對本文的論述，可以清楚fanuc機器人的發(fā)展歷程，從1979年的中檔數(shù)控機床系統(tǒng)6在世界數(shù)控領域的出現(xiàn)再到人工智能數(shù)控系統(tǒng)15在國際市場上的廣泛應用，fanuc機器人在進行著不斷的發(fā)展。它不斷的完善著自身的功能，以實現(xiàn)fanuc機器人自主進行數(shù)控操作時代的到來。

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