工业机器人离线编程

机器人编程是指为了使机器人完成某项作业而进行的 程序设计。早期的机器人只具有简单的动作功能，采 用固定的程序进行控制，动作适应性较差。随着机器 人技术的发展及对机器人功能要求的提高，需要一台 机器人通过相应的程序完成各种工作，并具有较好的 通用性。
一、机器人编程方法 目前，应用于机器人的编程方法主要有三种。
1.示教编程 示教编程是一项成熟的技术，它是目前大多数工
业机器人的编程方式。采用这种方法时，程序编 制是在机器人现场进行的。 示教编程是目前广泛使用的一种示教编程方式。
2、机器人语言编程
机器人语言编程是指采用专用的机器人语言来 描述机器人的运动轨迹。
目前应用于工业中的机器人语言是动作级和对 象级语言。
5）可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程。
6）便于修改机器人程序。
二、机器人离线编程系统的组成
离线编程系统是当前机器人实际应用的一个必要手段， 也是开发和研究任务级规划方式的有力工具。
离线编程系统主要由用户接口、机器人系统三维几何 构型，运动学计算、轨迹规划、三维图形动态仿真、 通信接口和误差校正等部分组成。
2.导入仿真工作站
首先将仿真工作站文件“A4322-1390=Beijing Mech_ver02”复制到文件夹“E:\ABB RS Station”中， 将仿真机器人系统“IRB1410_5kg_1.44m_A43221390_ver02”、“IRB2400_16kg_1.5m_A43221390_ver02”及备份复制到文件夹“E:\ABB Robotics” 中。然后，按以下步骤完成工作站的导入操作。
对机器人和工作单元进行仿真，这就要求对工作 单元中的机器人所有的卡具、零件和刀具等进行 三维实体几何构型。
目前用于机器人系统三维几何构型的主要有以下 三种方法：结构的立体几何表示、扫描变换表示、 边界表示。
3．运动学计算 运动学计算就是利用运动学方法在给出机器人运
动参数和关节变量的情况下，计算出机器人的末 端位姿；或者是在给定末端位姿的情况下计算出 机器人的关节变量值。
表6-1 示教编程与离线编程的比较
示教编程
需要实际机器人系统和工作环境 编程时机器人停止工作 在实际系统上试验程序 编程的质量取决于编程者的经验 难以实现复杂的机器人运行轨迹
离线编程
需要机器人系统和工作环境的图形模型 编程时不影响机器人工作 通过仿真试验程序 可用CAD方法进行最佳轨迹规划 可实现复杂运行轨迹的编程
IT/Licensing/Software Product Administrator”，打开 “ABB Software Product Administrator”界面，如图6-2 所示。
图6-2 “ABB Software Product Administrator”界面
2）单击“操作”，在下拉菜单中选择“Specify License Server…”，界面如图6-3所示。
整体移动工作站 放大或缩小工作站
（２）虚拟示教器的基本操作 １）打开E:\ABB RS Station\ A4322-1390=Beijing
Mech_ver02仿真工作站文件。
２）单击“控制器”菜单中的“Virtual FlexPendant” 选项。
３）在“运行系统”界面选中想要打开的机器人示教 器，单击“运行VFP”按钮，则打开虚拟示教器，如图 6-10。
４）点击示教器左上角的“ABB”按钮，将出现示教器 的主界面，如图6-8所示。
图6-8 虚拟示教器主界面
５）单击“备份与恢复”菜单，选择“恢复系统”， 用保存在“E:\ABB Robotics”中的备份来恢复系统，如 图6-9所示。
图6-9 系统备份窗口
６）重复3）～5），为第二个系统做恢复。在恢复过 程中，虚拟示教器会自动关闭，直至RobotStudio软件 右下角“控制器状态”变为绿色，表示控制系统重启 完成。
4．轨迹规划 在离线编程系统中，除需要对机器人的静态位置
进行运动学计算之外，还需要对机器人的空间运 动轨迹进行仿真。
5．三维图形动态仿真
机器人动态仿真是离线编程系统的重要组成部分， 它能逼真地模拟机器人的实际工作过程，为编程 者提供直观的可视图形，进而可以检验编程的正 确性和合理性。
１）双击工作站文件“A4322-1390=Beijing Mech_ver02”，打开RobotStudio5.09软件。系统将会出 现提示“……系统似乎被移动或删除。想要手动查找 此系统目录吗？”，选择是，找到“E:\ABB Robotics” 中的仿真系统位置，如图6-6所示。
图6-6 打开工作站文件
２）打开工作站后，首先单击工具栏中的“保存”按 钮，如图6-7所示。
图6-7 保存工作站窗口
3）单击“控制器”菜单中的“Virtual FlexPendant”选 项，在“选择系统”界面中选择要打开虚拟示教器的 系统，相应的虚拟示教器即可打开。
第一次启动虚拟示教器时，由于软件设置的因素，示 教器上的“自动生产窗口”界面中会显示“程序指针 不可用”的信息。
【思考与练习】
1．常用的工业机器人编程的方法有哪三种？ 2．离线编程的优点有哪些？ 3．简述建立机器人新工作站的步骤。
与在线示教编程相比，离线编程具有如下优点：
1）减少机器人不工作时间。当对机器人下一个任务进 行编程时，机器人仍可在生产线上工作，变成不占用 机器人的工作时间。
2）使编程者远离危险的编程环境。
3）使用范围广。 离线编程系统可对机器人的各种工 作对象进行编程。
4）便于和CAD/CAM系统结合，做CAD/CAM/Robotics 一体化。
７）单击工具栏中的“保存”按钮。至此，仿真工作 站已完成导入操作。
３.仿真工作站基本操作
（１）RobotStudio基本操作 见表6-1。
表6-1 RobotStudio基本操作
操作方式
功能描述
鼠标左键点击 Ctrl+Shift+鼠标左键
Ctrl+鼠标左键 Ctrl+鼠标右键
选中被点击的物体 旋转工作站
图6-10 虚拟示教器界面
４）点击示教器左上角的“ABB”按钮，进入示教器主 界面。在主界面上可实现“手动操纵”、“程序编辑 器”、“程序数据”等界面的操作，这些操作同实际 的示教器。
５）在虚拟示教器右侧，可单击选择机器人运行方式 为“自动”或“手动”。另外，还可以单击“使能按 钮”，作用同实际示教器上的使能按钮，作用同示教 器上的使能键。
图6-4 “License Key Installation Wizard”界面
6）单击“Browse”按钮，选择License文件，单击“下 一步”按钮则进入下一界面，如图6-5所示。
图6-5 License文件选择
7）选中“Install the floating license keys on the License Server computer”前的复选框，点击“Install”按钮即可 完成License安装。
3、离线编程
离线编程是在专门的软件环境下，用专用或通用程 序在离线情况下进行机器人轨迹规划编程的一种方 法。
离线编程程序通过支持软件的解释或编译产生目标 程序代码，最后生成机器人路径规划数据。一些离 线编程系统带有仿真功能，可以在不接触实际机器 人机器工作环境的情况下，在三维软件中提供一个 和机器人进行交互作用的虚拟环境。
6．通信接口 在离线编程系统中，通信接口起着连接软件系统
和机器人控制柜的桥梁作用。
பைடு நூலகம் 7．误差校正
离线编程系统中的仿真模型和实际的机器人模型 之间存在误差。产生误差的原因主要是由于机器 人本身结构上的误差、工作空间内难以准确确定 物体（机器人、工件等）的相对位置和离线编程 系统的数字精度等。
【学习目标】
知识目标 1．了解工业机器人的编程方法； 2．了解工业机器人离线编程系统的组成； 3．了解ABB焊接仿真工作站的使用。
技能目标 1．正确理解离线编程系统。 2．能够使用ABB焊接仿真工作站软件进行简单的离线
编程。
【工作任务】
任务 工业机器人的离线系统（ABB焊接机器人仿真工作 站）中编程。
其相互关系如图6-1所示。
图6-1 机器人离线编程系统组成
1．用户接口
工业机器人一般提供两个用户接口，一个用于示 教编程，另一个用于语言编程。
示教编程可以用示教器直接编制机器人程序。语 言编程则是用机器人语言编制程序，使机器人完 成给定的任务。
2.机器人系统的三维几何构型 离线编程系统中的一个基本功能是利用图形描述
3）在“Specify License Server”界面中，确认“Set Server”按钮右边的文本框内为“LENOVO-BJMech02” ，点击“Set Server”按钮。
4）关闭所有打开的界面。
图6-3 “Specify License Server”窗口
5）单击“开始/所有程序/ABB Industrial IT/Robotics IT/Licensing/License Key Installation Wizard”，打开 “License Key Installation Wizard”界面，如图6-4所示。
三、ABB离线变成系统
1.安装License
RobotStudio5.09是ABB公司开发的机器人离线编程软 件。该软件是网络版，有一定的使用期限，超过期限 后软件将不能运行，用户需要向ABB公司申请License 文件，安装之后才能从新运行。
安装License的步骤如下： 1）单击“开始/所有程序/ABB Industrial IT/Robotics