機(jī)器人編程

機(jī)器人編程【robotprogramming】為使機(jī)器人完成某種任務(wù)而設(shè)置的動(dòng)作順序描述。機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和作業(yè)的指令都是由程序進(jìn)行控制，常見(jiàn)的編制方法有兩種，示教編程方法和離線編程方法。其中示教編程方法包括示教、編輯和軌跡再現(xiàn)，可以通過(guò)示教盒示教和導(dǎo)引式示教兩種途徑實(shí)現(xiàn)。由于示教方式實(shí)用性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)便，因此大部分機(jī)器人都采用這種方式。離線編程方法是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)成果，借助圖形處理工具建立幾何模型，通過(guò)一些規(guī)劃算法來(lái)獲取作業(yè)規(guī)劃軌跡。與示教編程不同，離線編程不與機(jī)器人發(fā)生關(guān)系，在編程過(guò)程中機(jī)器人可以照常工作。

(1)示教編程

示教編程是指操作人員通過(guò)人工手動(dòng)的方式，利用示教板移動(dòng)機(jī)器人末端焊槍跟蹤焊縫，適時(shí)記錄焊件焊縫軌跡和焊接工藝參數(shù)，機(jī)器人根據(jù)記錄信息采用逐點(diǎn)示教的方式再現(xiàn)焊接過(guò)程。這種逐點(diǎn)記錄焊槍姿態(tài)再重現(xiàn)的方法需要操作人員充當(dāng)外部傳感的角色，機(jī)器人自身缺乏外部信息傳感，靈活性較差，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的焊件，需要操作人員花費(fèi)大量的時(shí)間進(jìn)行示教，編程效率低。當(dāng)焊接環(huán)境參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，需要重新示教焊接過(guò)程，不能適應(yīng)焊接對(duì)象和任務(wù)變化的場(chǎng)合，焊接精度差

(2)離線編程

離線編程采用部分傳感技術(shù)，主要依靠計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)，建立機(jī)器人工作模型，對(duì)編程結(jié)果進(jìn)行三維圖形學(xué)動(dòng)畫(huà)仿真以檢測(cè)編程可靠性，最后將生成的代碼傳遞給機(jī)器人控制柜控制機(jī)器人運(yùn)行。與示教編程相比，離線編程可以減少機(jī)器人工作時(shí)間，結(jié)合CAD技術(shù)，簡(jiǎn)化編程。國(guó)外機(jī)器人離線編程技術(shù)研究成熟，各工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)商都配有各自機(jī)器人專(zhuān)用的離線編程軟件系統(tǒng)。比如ABB的Robotstudio仿真編程軟件，既可以做仿真分析又可以離線編程。離線編程能夠構(gòu)造模擬的焊接環(huán)境，依據(jù)工況條件，應(yīng)用CAD技術(shù)構(gòu)造相應(yīng)的夾具、零件和工具的幾何模型。但缺乏真實(shí)焊接環(huán)境的傳感數(shù)據(jù)，所構(gòu)造的幾何模型對(duì)真實(shí)焊接目標(biāo)也只是部分的描述，在焊接過(guò)程中必須做出偏差調(diào)節(jié)，因此離線編程難以描述真實(shí)的三維運(yùn)動(dòng)，不是特別可靠，在焊接過(guò)程中必須進(jìn)行實(shí)時(shí)的偏差控制以滿(mǎn)足焊接工藝的要求

(3)自主編程

自主編程技術(shù)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能化的基礎(chǔ)。自主編程技術(shù)應(yīng)用各種外部傳感器使得機(jī)器人能夠全方位感知真實(shí)焊接環(huán)境，識(shí)別焊接工作臺(tái)信息，確定工藝參數(shù)。

自主編程技術(shù)無(wú)需繁重的示教，減少了機(jī)器人的工作時(shí)間和工人的勞動(dòng)時(shí)間，也無(wú)需根據(jù)工作臺(tái)信息實(shí)時(shí)對(duì)焊接過(guò)程中的偏差進(jìn)行糾正，大大提高了機(jī)器人的自主性和適應(yīng)性而成為未來(lái)機(jī)器人發(fā)展的趨勢(shì)。

目前，常用的傳感器有視覺(jué)傳感器、超聲波傳感器、電弧傳感器、接觸式傳感器等使機(jī)器人具備視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等。

機(jī)器人的視覺(jué)傳感器主要應(yīng)用電荷藕合器件(CCD一一ChargedCoupledDevice)攝像機(jī)模擬人眼獲取外部信息，具備與工件無(wú)接觸、抗電磁干擾、檢測(cè)精度高、獲取信息豐富等優(yōu)點(diǎn)。超聲波傳感器價(jià)格低廉、測(cè)距方向性好，但是超聲波易受焊接噪聲、保護(hù)氣流因素的干擾而衰減，影響測(cè)量精度。電弧傳感器則充分利用焊接過(guò)程的電弧參數(shù)對(duì)焊縫進(jìn)行測(cè)量，不需要附加其他傳感器就可以計(jì)算出焊槍與工件之間的距離，廣泛應(yīng)用于對(duì)稱(chēng)坡口焊縫如V型焊縫的焊接，對(duì)于復(fù)雜焊縫無(wú)良好檢測(cè)能力。接觸式傳感器依靠探針沿焊縫運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)探針的偏移得到焊槍與焊縫之間的偏差，傳感器價(jià)格低廉、原理簡(jiǎn)單、方便實(shí)現(xiàn)。但是隨著探針磨損和變形的加劇，檢測(cè)精度逐步降低，對(duì)于復(fù)雜焊縫以及高速焊接場(chǎng)合檢測(cè)能力一般。

對(duì)比而言，視覺(jué)傳感器采集自然光焊縫圖像、激光結(jié)構(gòu)光圖像和電弧光圖像，激光傳感器單色性好、亮度高，對(duì)焊接過(guò)程的視覺(jué)采集起到很好的輔助作用，對(duì)復(fù)雜焊縫檢測(cè)能力良好。因此，具有視覺(jué)檢測(cè)能力的焊接機(jī)器人更能適應(yīng)環(huán)境變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能化。