淺談機(jī)器人離線編程軟件在機(jī)器人教學(xué)中的應(yīng)用

胡敏

摘要：在市場經(jīng)濟(jì)下，分析了離線編程軟件的分類和特點(diǎn)，并比較了示教編程與離線編程的使用和區(qū)別，通過機(jī)器人教學(xué)，總結(jié)離線編程仿真軟件在教學(xué)過程中的作用。

關(guān)鍵詞：仿真軟件；機(jī)器人；教學(xué)；

一、前言

目前中國焊接機(jī)器人在工廠的大量應(yīng)用和快速發(fā)展需要，焊接機(jī)器人的離線編程與仿真技術(shù)是應(yīng)當(dāng)重視的新技術(shù)之一。工廠希望焊接機(jī)器人既能保證工作時(shí)間，又能適應(yīng)柔性化生產(chǎn)的需要，這種生產(chǎn)與編程的矛盾越來越大。

在市場經(jīng)濟(jì)作用下，目前機(jī)器人仿真軟件分為兩類：一類是通用型離線編程軟件，一類是專用型離線編程軟件。

通用型離線編程軟件是第三方公司開發(fā)的，適用于多個(gè)品牌機(jī)器人，能夠?qū)崿F(xiàn)仿真、軌跡編程和程序輸出，但兼容性不夠。常用的通用型離線編程軟件有：RobotMaster、Robntnworks、Robotmove、RobotCAD、DELMIA、RobotArt、SprutCAM，RobctSim，川思特，天皇，亞龍，旭上，匯博等等。

專用型離線編程軟件是機(jī)器人本廠開發(fā)或委托第三方公司開發(fā)，其特點(diǎn)是只能適用于其對應(yīng)型號的機(jī)器人，也就是說只支持同品牌的機(jī)器人，其優(yōu)點(diǎn)是該離線編程軟件功能更強(qiáng)大，實(shí)用性更強(qiáng)，與機(jī)器人本體的兼容性也更好。如：Robot Studio：ABB原廠的離線軟件、RoboGuide：Fanuc原廠的離線軟件、KUKA Sim：KUKA原廠的離線軟件。

二、離線編程軟件作用

機(jī)器人應(yīng)用中，常見的編程方式有示教編程和離線編程。從1959年第一臺機(jī)器人誕生起，最初使用的是示教編程。示教編程是通過示教器直接控制機(jī)器人移動(dòng)變換其姿態(tài)和位置，記錄下移動(dòng)軌跡，改變并調(diào)節(jié)速度和運(yùn)動(dòng)方式。利用示教器上的操作手柄或者操作按鍵，我們可以很直觀的看到機(jī)器人每個(gè)軸或者每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，速度。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，示教編程仍然是我們主要的操作方法，在長期的操作過程中，發(fā)現(xiàn)示教編程的精確度不高，且對于復(fù)雜的工件，編程的工作量比較大，效率低。為了追求高效和高精度編程方法，離線編程應(yīng)運(yùn)而生。運(yùn)用離線編程軟件，可以遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場工作環(huán)境進(jìn)行機(jī)器人仿真，軌跡編程和焊接軌跡程序的輸出。離線編程的作用可以使得焊接軌跡運(yùn)行精度更高，從而彌補(bǔ)示教編程的不足。示教編程和離線編程應(yīng)該根據(jù)實(shí)際工作情況進(jìn)行選擇，使兩者在適應(yīng)的環(huán)境中發(fā)揮其作用到極致。

在學(xué)校機(jī)器人教學(xué)過程中，由于實(shí)習(xí)設(shè)備數(shù)量有限，且工作環(huán)境不適合教學(xué)，因此，機(jī)器人離線編程軟件在教學(xué)中的應(yīng)用有三部曲。

首先，發(fā)揮離線編程軟件仿真模擬功能的作用。

其次，通過軌跡編程的方法加深對示教編程的理解，且能夠掌握示教編程中移動(dòng)機(jī)器人時(shí)關(guān)節(jié)變化情況。

最后，通過輸出焊接程序掌握焊接程序。

三、離線編程軟件在機(jī)器人教學(xué)中的應(yīng)用

特征建模、對工件和機(jī)器人工作單元的標(biāo)定、自動(dòng)編程技術(shù)等是弧焊機(jī)器人離線編程與仿真的核心技術(shù)，穩(wěn)定高效的標(biāo)定算法和傳感器集成是機(jī)器人弧焊離線編程系統(tǒng)實(shí)用化的關(guān)鍵技術(shù)。

以計(jì)算機(jī)為教學(xué)平臺，以Vb編程軟件為工具，通過機(jī)器人動(dòng)畫視頻的播放使學(xué)生明確教學(xué)目標(biāo)。學(xué)生觀看視頻后結(jié)合理論知識的引導(dǎo)，就能領(lǐng)悟機(jī)器人編程動(dòng)作是怎么實(shí)現(xiàn)的。機(jī)器人焊槍沿著圖形軌跡模擬四條直線焊道，在操作過程中要求學(xué)生掌握步驟：

（1）確定base坐標(biāo)系

（2）生成一條新的Sequence路徑，在Teach頁面，設(shè)置Base，Tool的編號及參數(shù)，編寫直線語句時(shí)要求焊槍尋找的點(diǎn)的位置，并使焊槍沿著工件軌跡運(yùn)行。

（3）焊槍在運(yùn)行過程中注意焊槍焊接角度的調(diào)整。

（4）設(shè)置焊接參數(shù)

（5）生成焊接程序

運(yùn)用任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生根據(jù)教師講解的實(shí)習(xí)操作步驟結(jié)合理論知識，自行在電腦上實(shí)現(xiàn)編程。在教學(xué)過程中可通過聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)對學(xué)生的編程情況進(jìn)行了解，并作出相對應(yīng)的指導(dǎo)。利用仿真軟件，學(xué)生在實(shí)習(xí)中可以通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行仿真模擬，驗(yàn)證焊接路徑是否正確，焊槍姿態(tài)角度是否合理以及檢驗(yàn)焊接工藝。通過以上方法學(xué)生容易理解，機(jī)器人編程理解難的問題也就迎刃而解了。

由于焊接機(jī)器人實(shí)習(xí)設(shè)備有限，學(xué)生3人一組輪流操作，若每組都詳細(xì)講解演示，不僅示范時(shí)間有限，工作量大，而且教學(xué)效果較差，若使用離線編程仿真軟件進(jìn)行演示操作，并詳細(xì)指導(dǎo)在操作中容易出錯(cuò)的地方，學(xué)生一邊記筆記，一邊理清操作思路，為操作做好準(zhǔn)備工作。這樣不但節(jié)省了學(xué)生操作時(shí)間，而且通過總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)結(jié)合切身體驗(yàn)，起到事半功倍的效果。

四、結(jié)束語

弧焊是機(jī)器人焊接的重要領(lǐng)域，也是編程比較困難的場合。在弧焊機(jī)器人教學(xué)過程中，掌握了離線編程功能及作用，對弧焊機(jī)器人操作學(xué)習(xí)有著重要意義。結(jié)合目前中國焊接機(jī)器人在制造業(yè)的廣泛應(yīng)用，機(jī)器人焊接離線編程與仿真的研究具有深遠(yuǎn)意義。