第22讲 机器人编程模式 章 节 内 容 班 级 第６章 焊接机器人离线编程操作 日 6.1 机器人编程模式 月 学 时 6.1.1 示教编程 学 时 6.1.2 离线编程
学习目标:
1、熟悉示教编程模式
2、掌握离线编程模式
重点难点 1、离线编程模式 教学手段 多媒体教学、现场演示操作、学生动手实训
6.1.1示教编程
我国的焊接机器人数量还不很多，产品改型也不快，许多工厂在购置焊接机器人时都是由机器人供应商事先把机器人的程序编好交给工厂使用。因此在使用初期示教再现编程占用机时的矛盾并不突出。目前已经有些工厂希望机器人能焊接更多的新工件，这必须停止生产才能对焊接机器人进行示教再现编程。这种生产与编程的矛盾将会越来越大。
示教再现是一种可重复再现通过示教编程存储起来的作业程序。示教编程是指通过下述方式完成程序的编制：由人工导引机器人末端执行器（安装于机器人关节结构末端的夹持器、工具、焊枪、喷枪等），或由人工操作导引机械模拟装置，或用示教盒（与控制系统相连接的一种手持装置，用以对机器人进行编程或使之运动）来使机器人完成预期的动作 ，“作业程序”（任务程序）为一组运动及辅助功能指令，用以确定机器人特定的预期作业，这类程序通常由用户编制。由于此类机器人的编程通过实时在线示教程序来实现，而机器人本身凭记忆操作，故能不断重复再现。
示教再现编程在实际生产应用中存在的主要问题有：
（1）占用机器人作业时间， 机器人一旦进入编程姿态， 整个生产线都将停止生产， 所以效率低、成本高；
（2）示教技术无法完成十分复杂的机器人运动轨迹， 从而限制了机器人的运动范围； （3）焊枪的姿态对焊接质量有很大影响，示教时完全靠示教者的经验目测决定，对于复杂轨迹难以取得令人满意的效果；
（4）操作现场易受到干扰，示教一旦有误就要重新开始，不适应当今小批量、多品种
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的柔性生产的需要；
和经验，焊接品质还是受到人为的影响；
（5）不同的焊接位姿需要不同的焊接参数，而焊接参数的调整只能依靠操作者的技术
（6）在柔性制造系统中，这种编程方式使得CAD数据库无法连接上，这对工厂实现CAD/CAM/ROBOTICS一体化不利。
（7）运动规划的失误会导致机器人间及机器人与固定物的相撞，对生产具有破坏性； （8）编程者安全性差，尤其是不适合太空、深水、核设施维修等极限环境下的焊接工作。
6.1.2离线编程
早期的机器人主要应用于大批量生产（如在汽车自动生产线上的点焊与弧焊），编程所花费的时间相对比较少，机器人用示教的方式进行编程可以满足一定的要求。随着机器人应用到中小批量生产以及所完成任务复杂程度的增加，用示教编程就很难满足要求。
机器人学和计算机技术的迅猛发展，使传统生产模式变为高度自动化生产系统，而且这些系统与CAD/CAM实现CAD/CAM/ROBOTICS一体化系统。在这种CAD/CAM/ROBOTICS一体化复杂系统中，由于机器人工作环境的复杂性，对机器人及其工作环境乃至生产过程的计算机仿真是必不可少的。机器人仿真系统的任务在不接触实际机器人及其工作环境的情况下，通过图形技术，提供一个和机器人进行交互作用的虚拟环境。
机器人离线编程技术，是利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的模型，利用一些规划算法，通过对图形的控制和操作在不脱离生产线情况下进行轨迹规划。传统的离线编程技术可称为一种基于三维图形的屏幕示教。近年来，机器人自动编程技术受到各行的重视。离线编程技术的最高阶段是全自动编程，即只需输入工件模型，离线编程系统的中的专家系统会自动制定相应的工艺过程，并最终生成整个加工过程的机器人程序。也可将这一技术比喻为“傻瓜编程”。
表6-1为示教编程和离线编程的比较。
表6-1 示教编程和离线编程的比较
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 很难实现复杂的机器人轨迹路径 离线编程 需要机器人系统和工作环境的图形模型 编程不影响机器人工作 通过仿真试验程序 用规划技术可进行最佳路径规划 可实现复杂运动轨迹的编程
与示教编程相比， 离线编程系统具有如下优点： （1）使编程者远离危险的工作环境， 改善了编程环境；
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工作；
（2）减少机器人的停机时间， 当对下一个任务进行编程时， 机器人仍可在生产线上
（3）能够实现多台机器人以及辅助外围设备的编程和协调控制；
（4）离线编程系统使用范围广，可以对各种机器人进行编程， 并能方便地实现优化编程；
（5）可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程； （6）编程不受具体机器人限制， 并且程序易于修改； （7）能够实现基于传感器的自规划功能。
机器人离线编程技术已被证明是一个有利的工具，用以提高生产效率，减低成本，增加安全性等。
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