工業(yè)機器人離線編程軟件現(xiàn)狀研究

高慧

摘 要：工業(yè)機器人的編程方式有兩種，即在線編程和離線編程。離線編程是目前主流的編程方法，而離線編程就要用到編程軟件，本文就目前市面上的主流編程軟件進行分析和梳理，綜合比較了各種軟件的優(yōu)缺點，為機器人專業(yè)離線編程教學(xué)提供建議。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人 離線編程 軟件

中圖分類號：TP242 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0028-02

在國家大力提倡裝備制造業(yè)的大背景下，提出了“中國制造2025”的總體規(guī)劃和目標(biāo)。在這種大環(huán)境下，自動化企業(yè)對工業(yè)機器人專業(yè)畢業(yè)生的需求量增大，很多高校包括高職院校都開設(shè)了工業(yè)機器人專業(yè)。如何培養(yǎng)適合社會需要的自動化領(lǐng)域的合格畢業(yè)生就成了高校機器人專業(yè)人才培養(yǎng)的重中之重。

雖然工業(yè)機器人的數(shù)量大幅度增加，但是不管是國外進口的還是國內(nèi)自主研發(fā)生產(chǎn)的工業(yè)機器人都是價格不菲，怎樣利用有限的建設(shè)經(jīng)費達到最優(yōu)的培養(yǎng)目標(biāo)就顯得非常重要?；诮?jīng)費限制的原因，一般的院校在建設(shè)工業(yè)機器人實訓(xùn)室時都只能購買數(shù)量不多的機器人本體作為實訓(xùn)儀器，但是隨著招生規(guī)模的不斷擴大，有限的實訓(xùn)設(shè)備遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足學(xué)生上課的需要，那這個時候離線編程的作用就凸顯出來了。

大家都知道工業(yè)機器人的編程方法有兩種，分為離線編程和在線編程。在線編程就是利用機器人本體的生產(chǎn)廠商提供的示教器進行現(xiàn)場編程，一臺機器人本體配備一臺示教器，這就是說示教器編程方法由于機器人的數(shù)量不足會受到很大程度的限制，教學(xué)過程中只能采用分組編程教學(xué)的辦法來實施，如果教學(xué)班級人數(shù)過多的話，每個小組的人數(shù)就會超員，這就使得學(xué)生們沒有辦法做到人人動手練習(xí)，不能及時地對所學(xué)內(nèi)容練習(xí)的話學(xué)習(xí)效果就會大打折扣。

機器人生產(chǎn)廠商生產(chǎn)的每一臺機器人配備一臺示教器，所以示教器的數(shù)量是有限的。使用示教器編程時，操作者要反復(fù)用示教器進行指令的輸入和程序的編制，效率比較低。還有一個最為關(guān)鍵的問題是示教器編程的編程精度完全由編程者的經(jīng)驗決定，編程的效果只能依靠實地目測來查看，這就會使得精度大大降低，而編程的精度是工業(yè)機器人非常重要的一個參數(shù)。

另外一種編程的方法就是我們重點要討論的離線編程，相對于在線編程，離線編程有著絕對的編程優(yōu)勢。首先，區(qū)別于在線編程，離線編程可以減少機器人工作時的停機的次數(shù)，離線編程進行時，機器人任然可以在生產(chǎn)線上正常工作，這就使得機器人的工作效率大大提高；其次，工業(yè)機器人程序一旦設(shè)定好，機器人就會按照預(yù)先設(shè)計好的軌跡動作，如果編程出現(xiàn)問題，那么現(xiàn)場的編程人員如果避讓不及時，很容易造成安全隱患，而離線編程正好可以避免這一情況，因為離線編程并不一定要在機器人生產(chǎn)現(xiàn)場進行，可以在機房用編程軟件先編程，然后再導(dǎo)入到機器人生產(chǎn)線中，使得編程人員能夠脫離危險的工作環(huán)境；再者，在線編程的示教器只能專機專用，不同型號的機器人之間不能互通，而離線編程它的使用范圍廣，能夠?qū)Σ煌放?、型號的機器人進行編程，而且程序的優(yōu)化也比較方便、簡單；示教器在線編程還受到示教器數(shù)量的限制，如果機器人本體的運動路徑比較復(fù)雜的話，示教器就很難規(guī)劃合理的運動路徑，而離線編程方法程序的修改以及維護都比較簡單，操作方便。

離線編程優(yōu)點眾多，現(xiàn)在市面上主流的機器人公司都有自己品牌的編程軟件，主要的軟件類型有RobotMaster、RobotArt、RobotStudio、DELMIA等。

1 RobotMaster

這款軟件突出的優(yōu)點表現(xiàn)在它的運動學(xué)規(guī)劃和碰撞檢測精度非常高，并且能夠按照給定的產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的生產(chǎn)程序。它還可以支持各種形式的外部軸系統(tǒng)，比如說直線導(dǎo)軌系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)軌系統(tǒng)、復(fù)合導(dǎo)軌系統(tǒng)等。

2 RobotArt

目前，有很多開設(shè)了工業(yè)機器人專業(yè)的院校同華航唯實公司合作進行校企合作項目的研發(fā)，取得了一定的成績。

因為長期和高校合作，華航唯實專門開發(fā)了軟件的教育版本，專門用于高校機器人專業(yè)的離線編程教學(xué)。相較于企業(yè)版，教育版針對實際的教學(xué)情況，增加了模擬示教器功能，這就使得初學(xué)者能夠通過這款軟件在虛擬的環(huán)境中對機器人的各項技術(shù)指標(biāo)有一個深刻的認(rèn)識，快速學(xué)會機器人示教器的正確使用方法和使用技巧，這樣就縮短了學(xué)習(xí)的時間，并且軟件學(xué)習(xí)編程出現(xiàn)錯誤也只是程序錯誤，不會對機器人本體造成影響，降低了高校的教學(xué)成本，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)效率。

Robotart軟件的優(yōu)點首先是它能夠支持很多種格式的3D建模模型，并且可以直接導(dǎo)入，并且它能夠支持多數(shù)市面上主流品牌的機器人離線編程操作；其次，北京華航唯實公司是北京航空航天大學(xué)下屬的科研公司，它們在技術(shù)方面擁有很多航空航天領(lǐng)域的高端應(yīng)用經(jīng)驗，在這個領(lǐng)域可以說是無人能比的；還有軟件和CAD建模軟件相互關(guān)聯(lián)，可以自動搜索CAD模型的信息生成機器人的運動軌跡，能夠一鍵優(yōu)化運動軌跡并進行碰撞檢測；最后，這款軟件能夠支持將整個工作站的仿真動畫發(fā)不到網(wǎng)頁或者是手機端，現(xiàn)在大家的生活都離不開手機，有了這個功能以后可以隨時通過手機查閱程序進展情況，及時做出調(diào)整。

但是，作為國產(chǎn)品牌的機器人離線編程軟件，這款軟件的功能已經(jīng)是非常強大了，功能一點都不輸給外國的品牌軟件，并且是國產(chǎn)自由知識產(chǎn)權(quán)。

3 RobotStudio

RobotStudio是瑞士的ABB機器人公司配套的工業(yè)機器人離線編程軟件，因為是機器人本體的生產(chǎn)商和離線編程軟件的生產(chǎn)商一體的公司，所以它是做得最好的一款軟件。

這款軟件的優(yōu)點是可以方便、快捷的導(dǎo)入CAD格式的模型，基本上各種格式的數(shù)據(jù)格式都可以自動導(dǎo)入；軟件中的AutoPath功能能夠根據(jù)CAD模型的幾何數(shù)據(jù)自動生成機器人運動軌跡，通過這項功能能夠大大縮短編程的時間，因為路徑規(guī)劃和定點是機器人離線編程的重要環(huán)節(jié)，定位不準(zhǔn)確的話路徑就不合理，機器人的運動軌跡就無法順利生成，通過自動路徑功能能夠大大提高定位精度和路徑規(guī)劃速度。

這款軟件還有一個重要的路徑優(yōu)化功能，通過這項功能能夠自動檢測出包含奇異點的機器人動作，并且對有奇異點的程序包發(fā)出警告，這樣可以有效地防止機器人在實際路徑中發(fā)生這種現(xiàn)象。

這款軟件當(dāng)中自帶了虛擬示教臺，也就是說所有的在實際示教臺上進行的操作都可以在虛擬示教臺上進行。通過仿真的圖形和動畫效果顯示，能夠給學(xué)習(xí)和操作者直觀的視覺享受，因此，這款軟件可以很好地應(yīng)用于高校機器人專業(yè)的離線編程教學(xué)和培訓(xùn)工作。

這款軟件的最大缺點就是?？顚Ｓ?，它只能用于ABB機器人的離線編程，因此兼容性很差，因為機器人系統(tǒng)的集成商不可能只用ABB公司的機器人來做項目。

4 DELMIA

DELMIA離線編程軟件是達索公司的離線編程軟件，該軟件有六大模塊，主要應(yīng)用于汽車行業(yè)的發(fā)動機、總裝等環(huán)節(jié)。

該軟件的優(yōu)點是可以從機器人的資源庫中下載機器人編程資源和工具資源，可以利用工廠布置情況來規(guī)劃程序。

通過分析上述主流的離線編程軟件，不難看出每種軟件都有其自身的優(yōu)缺點，軟件的選擇要根據(jù)自己的實際情況，機器人的型號來選擇。就目前市面信息來看，國內(nèi)很多的高校都選擇和北京的華航唯實公司合作進行校企合作，也取得了較好的成績。

參考文獻

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