机器人两种编程方式的探讨和优缺点分析

　　进入21世纪，机器人已经成为现代工业不可缺少的工具，它标志着工业的现代化程度。近年来，随着计算机技术，微电子技术及网络技术的快速发展，机器人技术也得到了飞速的提升。

　　机器人是一个可编程的机械装置，其功能的灵活性和智能型决定于机器人的编程能力。由于机器人应用范围的扩大和所完成任务复杂程度的不断增加，机器人工作任务的贬值已经和成为一个重要的问题。

　　目前，不像数控机床那样有APT语言，机器人编程还没有公认的国际标准，各制造厂商有各自的机器人编程语言。

　　机器人编程可分为三个水平：

　　1、用示教盒进行现场编程。

　　2、直接的机器人语言编程。

　　包括：

　　a、专用机器人语言。

　　b、添加了机器人库的已有计算机语言。

　　3、面向任务的机器人编程语言。

　　机器人编程技术的一种发展方向是：离线编程与仿真：像CAD/CAM那样。

　　现在的机器人，一般都具有前两种编程方法。

　　以焊接机器人为例，焊接时机器人是按照事先编辑好的程序运动的，这个程序一般是由操作人员按照焊缝形状示教机器人并记录运动轨迹而形成的。

　　示教是一种机器人的编程方法，示教分为三个步骤：

　　1、示教。

　　2、存储。

　　3、再现。

　　什么是示教与再现？

　　“示教”就是机器人学习的过程，在这个过程中，操作者要手把手教会机器人做某些动作。

　　“存储”就是机器人的控制系统以程序的形式将示教的动作记忆下来。

　　机器人按照示教时记忆下来的程序展现这些动作，就是“再现”过程。

　　示教可分为：在线示教方式和离线示教方式。

　　一、在线示教方式

　　在现场直接对操作对象进行的一种编程方法，常用的有：

　　1、人工引导示教

　　由有经验的操作人员移动机器人的末端执行器，计算机记忆各自由度的运动过程。

　　特点：简单，但精度受操作者的技能限制。

　　2、辅助装置示教

　　对一些人工难以牵动的机器人，例如一些大功率或高减速比机器人，可以用特别的辅助装置帮助示教。

　　3、示教盒

　　为了方便现场示教，一般工业机器人都配有示教盒，它相当于键盘，有回零、示教方式、数字、输入、编辑、启动、停止等键。

　　二、离线示教

　　原因：1、不便于现场操作，2、工作量大、精度低。

　　方法包括：

　　1、解析示教

　　将计算机辅助设计的数据直接用于示教，并利用传感技术进行必要的修正。

　　2、任务示教

　　指定任务，以及操作对象的位置、形状，由控制系统自动规划运动路径。

　　任务示教是一种发展方向，具有较高的智能水平，目前仍处于研究中。

　　离线编程

　　机器人离线编程系统都是利用计算机图形学的的成果，建立起机器人及工作环境的几何模型，再利用一些规划算法，通过对图形的控制和操作，在离线的情况下进行轨迹的规划，通过对编程

　　结果进行三维图形的动画仿真，以检验编程的正确性，最后将生成的代码传给机器人控制系统，以控制机器人的运动，完成给定的任务。

　　机器人的离线编程系统是已被证明是一个有力的工具，可以增加安全性，减少机器人不工作的时间和降低成本。机器人离线编程系统是机器人编程语言的拓广，通过该系统可以建立机器人和CAD/CAM之间的联系。

　　从发展上来看，离线编程系统正朝着智能化，专用化的方向发展，用户操作越来越简单方便，并且快速生成控制程序。在某些具体的应用领域可以实现参数化，加极大的简化了用户的操作。

　　机器人离线编程技术对机器人的推广应用及其工作效率的提升有着重要意义，离线编程可以大幅度节约制造时间，实现机器人的实时仿真，为机器人的编程和调试提供安全灵活的环境，是机器人开发应用的方向。

　　两种编程方式的比较分析

　　示教编程方式

　　目前，相当数量的机器人仍采用示教编程方式。机器人示教后可以立即应用，在再现时，机器人重复示教时存入存储器的轨迹和各种操作，如果需要，过程可以重复多次。

　　优点：简单方便；不需要环境模型；对实际的机器人进行示教时，可以修正机械结构带来的误差。

　　缺点：功能编辑比较困难，难以使用传感器，难以表现条件分支，对实际的机器人进行示教时，要占用机器人。

　　离线编程

　　离线编程克服了在线编程的许多缺点，充分利用了计算机的功能。

　　优点：编程时可以不用机器人，机器人可以进行其他工作；可预先优化操作方案和运行周期时间；可将以前完成的过程或子程序结合到待编程序中去；可利用传感器探测外部信息；控制功能

　　中可以包括现有的CAD和CAM信息，可以预先运行程序来模拟实际动作，从而不会出现危险，利用图形仿真技术可以在屏幕上模拟机器人运动来辅助编程；对于不同的工作目的，只需要替换部分特定的程序。

　　缺点：所需的能补偿机器人系统误差的功能、坐标系数据仍难以得到。