一、概述
以后機(jī)器人廣泛應(yīng)用于焊接、拆卸、搬運(yùn)、噴漆及打磨等范疇，使命的復(fù)雜程度不休增長(zhǎng)，而用戶對(duì)產(chǎn)物的質(zhì)量、服從的尋求愈來(lái)愈下。正在這類情勢(shì)下，機(jī)器人的編程方法、編程服從跟質(zhì)量顯得愈來(lái)愈緊張。降低編程的難度跟工作量，進(jìn)步編程服從，實(shí)現(xiàn)編程的自適應(yīng)性，從而進(jìn)步出產(chǎn)服從，是機(jī)器人編程技術(shù)開(kāi)展的最終尋求。
本文將便機(jī)器人編程技術(shù)的開(kāi)展作一先容，愿望能給讀者帶來(lái)一些開(kāi)導(dǎo)。
兩、編程技術(shù)的開(kāi)展及使用環(huán)境
對(duì)工業(yè)機(jī)器人來(lái)講，次要有三類編程方式：在線編程、離線編程和自立編程三類。正在以后機(jī)器人的使用中，手工示教依然主宰著全部機(jī)器人焊接范疇，離線編程得當(dāng)于結(jié)構(gòu)化焊接情況，但關(guān)于軌跡龐大的三維焊縫，手工示教豈但費(fèi)時(shí)并且也難以知足焊接精度要求，是以正在視覺(jué)扶引下由計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人自立示教取代手工示教已成為發(fā)展趨勢(shì)。
1.示教編程技術(shù)
在線示教編程平常由操縱職員經(jīng)由過(guò)程示教盒節(jié)制機(jī)械手對(duì)象末尾達(dá)到指定的姿態(tài)跟地位，紀(jì)錄機(jī)器人位姿數(shù)據(jù)并編寫機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人正在畸形加工中的軌跡計(jì)劃、位姿等樞紐數(shù)據(jù)信息的收羅、紀(jì)錄。
示教盒示教存在在線示教的劣勢(shì)，操縱輕便直觀。如圖1所示，示教盒次要有編程式跟遙感式兩種。例如，采取機(jī)器人對(duì)汽車車身停止點(diǎn)焊，起首由操縱職員節(jié)制機(jī)器人到達(dá)各個(gè)焊點(diǎn)對(duì)各個(gè)點(diǎn)焊軌跡經(jīng)由過(guò)程人工示教，正在焊接進(jìn)程中經(jīng)由過(guò)程示教再現(xiàn)的方法，再現(xiàn)示教的焊接軌跡，從而實(shí)現(xiàn)車身各個(gè)地位各個(gè)焊點(diǎn)的焊接。車身機(jī)器人點(diǎn)焊進(jìn)程如圖2所示。但正在焊接中車身的地位很難保障每次皆完整一樣，故正在實(shí)際焊接中，平常借須要增長(zhǎng)激光傳感器等對(duì)焊接門路停止糾偏跟校訂。
圖1機(jī)器人示教盒
圖2汽車車身機(jī)器人點(diǎn)焊
激光傳感幫助示教正在空間摸索、水下施工、核電站修復(fù)等極限情況下，操作者不克不及身臨現(xiàn)場(chǎng)，焊接使命的實(shí)現(xiàn)必需借助于遙控方法。情況的光照前提好，視覺(jué)信息不克不及完整天反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境，采取平面視覺(jué)作為視覺(jué)反應(yīng)手腕，示教周期長(zhǎng)。激光視覺(jué)傳感可能獲得焊縫表面信息，反應(yīng)給機(jī)器人控制器及時(shí)調(diào)劑焊槍位姿跟蹤焊縫。哈爾濱工業(yè)大學(xué)高洪明等提出了用于遙控焊接的激光視覺(jué)傳感幫助遙控示教技巧，克制了基于平面視覺(jué)顯現(xiàn)遙控示教的缺陷。經(jīng)由過(guò)程激光視覺(jué)傳感提取焊縫特點(diǎn)面作為示教點(diǎn)，進(jìn)步了辨認(rèn)精度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)平面曲線焊縫跟龐大空間焊縫的遙控示教。
圖3基于激光幫助示教的遙控操作系統(tǒng)
力覺(jué)傳感幫助示教因?yàn)橐曈X(jué)偏差，平面視覺(jué)示教精度低，激光視覺(jué)傳感可能獲得焊縫表面信息，反應(yīng)給機(jī)器人控制器及時(shí)調(diào)劑焊槍位姿跟蹤焊縫。但也沒(méi)法順應(yīng)一切遙控焊接情況，如工件概況形態(tài)對(duì)激光幫助示教有必然影響，不規(guī)則焊縫特點(diǎn)面提取難題，為此哈爾濱工業(yè)大學(xué)高洪明等提出了“遙控焊接力覺(jué)遙示教技巧”，采取力傳感器對(duì)焊縫停止辨識(shí)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略，成本低，反映靈敏度下，力覺(jué)傳感與焊縫間接打仗，示教精度高。經(jīng)由過(guò)程力覺(jué)遙示教焊縫辨識(shí)模子跟自適應(yīng)控制模子，實(shí)現(xiàn)遙示教部分自適應(yīng)控制，經(jīng)由過(guò)程同享技巧跟視覺(jué)臨場(chǎng)感實(shí)現(xiàn)人對(duì)遙控焊接遙示教微觀全局監(jiān)控。
專用工具幫助示教為了使得機(jī)器人正在三維空間示教進(jìn)程更直觀，一些幫助示教對(duì)象被引入在線示教進(jìn)程，幫助示教對(duì)象包羅地位丈量單位跟姿態(tài)丈量單位，離別去丈量空間地位跟姿態(tài)。由兩個(gè)手臂跟一個(gè)伎倆構(gòu)成，有6個(gè)自由度，經(jīng)由過(guò)程光電編碼器去紀(jì)錄每一個(gè)要害的角度。操縱時(shí)，由操縱職員手持該設(shè)備的伎倆，對(duì)加工門路停止示教，紀(jì)錄下門路上每一個(gè)面的地位跟姿態(tài)，再經(jīng)由過(guò)程坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人的加工門路值，實(shí)現(xiàn)示教編程，操縱輕便，精度高，沒(méi)有須要操作者實(shí)際操作機(jī)器人，那對(duì)良多非專業(yè)的操縱職員來(lái)講是十分便利的。
借助激光等安裝停止幫助示教，進(jìn)步了機(jī)器人利用的柔性跟靈活性，降低了操縱的難度，進(jìn)步了機(jī)器人加工的精度跟服從，那正在良多場(chǎng)所是十分實(shí)用的。
2.離線編程技術(shù)
與在線編程比擬，離線編程存在以下優(yōu)點(diǎn)：①削減停機(jī)的工夫，當(dāng)對(duì)下一個(gè)使命停止編程時(shí)，機(jī)器人可仍正在生產(chǎn)線上事情。②使編程者闊別危險(xiǎn)的事情情況，改良了編程情況。③利用范圍廣，可以對(duì)各類機(jī)器人停止編程，并能便利天實(shí)現(xiàn)優(yōu)化編程。④便于跟CAD/CAM體系聯(lián)合，做到CAD/CAM/ROBOTICS一體化。⑤可利用高等計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言對(duì)龐大使命停止編程。⑥便于點(diǎn)竄機(jī)器人順序。
藥片分揀機(jī)器人編程關(guān)鍵步驟機(jī)器人離線編程是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的結(jié)果，經(jīng)由過(guò)程對(duì)事情單位停止三維建模，正在仿真情況中樹(shù)立與理想事情情況對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景，采取計(jì)劃算法對(duì)圖形停止節(jié)制跟操縱，正在沒(méi)有利用實(shí)際機(jī)器人的環(huán)境下停止軌跡計(jì)劃，進(jìn)而發(fā)生機(jī)器人順序。此中關(guān)鍵步驟如圖4所示。圖5為采取FANUC公司的Roboguide軟件停止離線編程的一個(gè)實(shí)例。產(chǎn)物為群眾汽車模具的一部分，須要對(duì)其概況停止激光熔覆，因?yàn)楦艣r較為龐大，采取人工示教方法肯定門路幾無(wú)能夠，故采取離線編程軟件停止辦理。起首樹(shù)立模具的CAD模子，和機(jī)器人跟模具之間的多少地位關(guān)聯(lián)，然后依據(jù)特定的工藝停止軌跡計(jì)劃跟離線編程仿真，確認(rèn)無(wú)誤后下載到機(jī)器人節(jié)制中履行，實(shí)踐證明取得了較好的后果。
線編程中的關(guān)鍵步驟
圖5基于Roboguide的離線編程跟仿真
貿(mào)易離線編程軟件普通包羅:多少建模功用、根本模型庫(kù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模功用、事情單位結(jié)構(gòu)功用、門路計(jì)劃功用、自動(dòng)編程功用、多機(jī)調(diào)和編程與仿真功用?，F(xiàn)階段市場(chǎng)上常用的離線編程軟件有：加拿大RobotSimualTIon公司所開(kāi)辟的Workspace離線編程軟件；以色列TecnomaTIx公司所開(kāi)辟開(kāi)的ROBCAD離線編程軟件；美國(guó)DenebRoboTIcs公司所開(kāi)辟的IGRIP離線編程軟件；ABB機(jī)器人公司開(kāi)辟基于Windows操作系統(tǒng)的RobotStudio離線編程軟件。
另外日本安川公司開(kāi)辟了MotoSim離線編程軟件，F(xiàn)ANUC公司開(kāi)辟了Roboguide離線編程軟件，可對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)停止模擬，確認(rèn)TCP的可達(dá)性，是不是過(guò)問(wèn)，也可停止離線編程仿真，然后將離線編程的順序仿真確認(rèn)后下載到機(jī)器人中履行。
現(xiàn)有離線編程軟件與以后需要的差異因?yàn)殡x線編程沒(méi)有占用機(jī)器人在線工夫，進(jìn)步了設(shè)備利用率，同時(shí)離線編程技術(shù)本身是CAD/CAM一體化的組成部分，可以間接應(yīng)用CAD數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，大大減少了編程工夫，那關(guān)于龐大使命是十分有用的。
但因?yàn)楝F(xiàn)階段商業(yè)化的離線編程軟件本錢較下，利用龐大，以是關(guān)于中小型機(jī)器人企業(yè)用戶而言，軟件的性價(jià)比不高。
此外，現(xiàn)階段市場(chǎng)上的離線編程軟件借不一款可能完整籠罩離線編程的一切流程，而是幾個(gè)環(huán)節(jié)自力存在。關(guān)于龐大布局的弧焊，離線編程環(huán)節(jié)中的門路標(biāo)簽樹(shù)立、軌跡計(jì)劃、工藝計(jì)劃是十分冗雜耗時(shí)的。擁有數(shù)百條焊縫的車身要?jiǎng)?chuàng)立門路標(biāo)簽，為了保障地位精度跟適合的姿態(tài)，操縱職員能夠要花費(fèi)數(shù)周的工夫。只管像碰撞檢測(cè)、結(jié)構(gòu)計(jì)劃跟耗時(shí)統(tǒng)計(jì)等功用已包括正在門路計(jì)劃跟工藝計(jì)劃中，但到目前為止，借不離線編程軟件可能供給真正意思上的軌跡計(jì)劃，而工藝計(jì)劃則依賴于編程人員的工藝常識(shí)跟履歷。
跟著技巧的開(kāi)展，各類跟蹤丈量傳感技巧日趨成熟，人們起頭研討以焊縫的丈量信息為反應(yīng)，由計(jì)算機(jī)控制焊接機(jī)器人停止焊接門路的自立示教技巧。
基于激光布局光的自立編程基于布局光的門路自立計(jì)劃其原理是將布局光傳感器裝置正在機(jī)器人的末尾，造成“眼在手上”的事情方法，如圖6所示，應(yīng)用焊縫跟蹤技巧逐點(diǎn)丈量焊縫的中間坐標(biāo)，樹(shù)立起焊縫軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)，正在焊接時(shí)作為焊槍的門路。
韓國(guó)PyunghyunKim將線布局光視覺(jué)傳感器裝置正在6自由度焊接機(jī)器人末尾，對(duì)結(jié)構(gòu)化情況下的自由概況焊縫停止了自立示教。正在焊縫上樹(shù)立了一個(gè)隨焊縫軌跡挪動(dòng)的坐標(biāo)去抒發(fā)焊縫的地位跟標(biāo)的目的，并與毗鄰類型聯(lián)合造成機(jī)器人焊接門路，此中借采取了3次樣條函數(shù)對(duì)空間焊縫軌跡停止擬合，制止了通例的直線毗鄰形成的偏差，如圖7所示。
圖7傳感器掃描焊縫為獲得焊接門路
基于雙目視覺(jué)的自立編程基于視覺(jué)反應(yīng)的自立示教是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人門路自立計(jì)劃的關(guān)鍵技術(shù)，其次要原理是：正在必然前提下，由主控計(jì)算機(jī)經(jīng)由過(guò)程視覺(jué)傳感器沿焊縫自動(dòng)跟蹤、收羅并辨認(rèn)焊縫圖象，計(jì)較出焊縫的空間軌跡跟方位，并按優(yōu)化焊接要求自動(dòng)天生機(jī)器人焊槍(Torch)的位姿參數(shù)。
多傳感器信息融會(huì)自立編程有研討職員采取力控制器，視覺(jué)傳感器和位移傳感器組成一個(gè)高精度自動(dòng)門路天生體系。系統(tǒng)配置如圖8所示，該系統(tǒng)集成了位移、力、視覺(jué)節(jié)制，引入視覺(jué)伺服，可以依據(jù)傳感器反應(yīng)信息去履行舉措。該體系中機(jī)器人可能依據(jù)記號(hào)筆所繪制的線自動(dòng)天生機(jī)器人門路，位移控制器用來(lái)連結(jié)機(jī)器人TCP面的位姿，視覺(jué)傳感器用來(lái)使得機(jī)器人自動(dòng)追隨曲線，力傳感器用來(lái)連結(jié)TCP面與工件概況距離恒定。
圖8基于視覺(jué)、力跟地位傳感器的門路自動(dòng)天生體系
4.基于加強(qiáng)理想的編程技術(shù)
加強(qiáng)理想技巧源于虛擬現(xiàn)實(shí)技巧，是一種及時(shí)天計(jì)較攝像機(jī)影像的地位及角度并加上響應(yīng)圖象的技巧，這類技巧的方針是正在屏幕上把虛擬世界套正在理想世界并互動(dòng)，加強(qiáng)理想技巧使得計(jì)算機(jī)發(fā)生的三維物體融會(huì)到理想場(chǎng)景中，增強(qiáng)了用戶同理想世界的交互。將加強(qiáng)理想技巧用于機(jī)器人編程存在革命性意思。
加強(qiáng)理想技巧融會(huì)了真實(shí)的理想情況跟虛構(gòu)的空間信息，它正在理想情況中施展了動(dòng)畫仿真的劣勢(shì)并供給了理想情況與虛擬空間信息的交互通道。例如一臺(tái)虛構(gòu)的飛機(jī)蕩滌機(jī)器人模子被使用于按比例縮小的飛機(jī)模子。節(jié)制虛構(gòu)的機(jī)器人針對(duì)飛機(jī)模子沿著必然的軌跡運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而天生機(jī)器人順序，之后對(duì)理想機(jī)器人停止標(biāo)定跟編程。
基于加強(qiáng)理想的機(jī)器人編程技術(shù)可能正在虛擬環(huán)境中不真實(shí)工件模子的環(huán)境下停止機(jī)器人離線編程。因?yàn)榭赡軐⑻摌?gòu)機(jī)器人增添到理想情況中，以是當(dāng)須要原位瀕臨的時(shí)間該技巧是一種十分無(wú)效的手腕，如許可能制止正在標(biāo)定理想情況跟虛擬環(huán)境中能夠碰著的技術(shù)難題。加強(qiáng)理想編程的架構(gòu)如圖9所示，由虛擬環(huán)境、操縱空間、使命計(jì)劃和門路計(jì)劃的虛構(gòu)機(jī)器人仿真跟理想機(jī)器人驗(yàn)證等環(huán)節(jié)構(gòu)成。
自動(dòng)分揀機(jī)器人編程圖9基于加強(qiáng)理想的機(jī)器人編程架構(gòu)
基于加強(qiáng)理想的機(jī)器人編程技術(shù)可能施展離線編程技術(shù)的內(nèi)涵劣勢(shì)，好比削減機(jī)器人的停機(jī)工夫，安全性性好，操縱便當(dāng)?shù)?。因?yàn)榛诩訌?qiáng)理想的機(jī)器人編程技術(shù)采取的戰(zhàn)略是門路免碰撞、瀕臨水平可縮放，以是該技巧可以用于大型機(jī)器人的編程，而在線編程技術(shù)則難以做到。
三、編程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
分揀機(jī)器人視覺(jué)識(shí)別跟著視覺(jué)技巧、傳感技巧，智能節(jié)制，收集跟信息技術(shù)和年夜數(shù)據(jù)等技巧的開(kāi)展，將來(lái)的機(jī)器人編程技術(shù)將會(huì)產(chǎn)生基礎(chǔ)的厘革，次要顯示正在以下幾個(gè)方面：①編程將會(huì)變得簡(jiǎn)略、快捷、可視、模擬跟仿真破等可見(jiàn)。②基于視覺(jué)、傳感，信息跟年夜數(shù)據(jù)技巧，感知、辨識(shí)、重構(gòu)情況跟工件等的CAD模子，自動(dòng)獲得加工門路的多少信息。③基于互聯(lián)網(wǎng)技巧實(shí)現(xiàn)編程的網(wǎng)絡(luò)化、近程化、可視化。④基于加強(qiáng)理想技巧實(shí)現(xiàn)離線編程跟真實(shí)場(chǎng)景的互動(dòng)。⑤依據(jù)離線編程技術(shù)跟現(xiàn)場(chǎng)獲得的多少信息自立計(jì)劃加工門路、焊接參數(shù)并停止仿真確認(rèn)。
總之，正在不遠(yuǎn)的未來(lái)，傳統(tǒng)的在線示教編程將只正在很少的場(chǎng)所失掉使用，好比空間摸索、水下、核電等，而離線編程技術(shù)將會(huì)失掉進(jìn)一步開(kāi)展，并與CAD/CAM、視覺(jué)技巧、傳感技巧，互聯(lián)網(wǎng)、年夜數(shù)據(jù)、加強(qiáng)理想等技巧深度融會(huì)，自動(dòng)感知、辨識(shí)跟重構(gòu)工件跟加工門路等，實(shí)現(xiàn)門路的自立計(jì)劃，自動(dòng)糾偏跟自適應(yīng)環(huán)境。
快遞分揀機(jī)器人編程四、結(jié)語(yǔ)
在線編程方法簡(jiǎn)略易學(xué)，得當(dāng)使用于復(fù)雜度低、工件多少外形簡(jiǎn)略的場(chǎng)所；離線編程方法得當(dāng)加工使命龐大的場(chǎng)所，好比龐大的空間曲線、曲面等；而自立編程或幫助示教則大大提高了機(jī)器人的適應(yīng)性，代表了編程技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。
正在將來(lái)，離線編程技術(shù)將會(huì)失掉進(jìn)一步開(kāi)展，并與CAD/CAM、視覺(jué)技巧、傳感技巧，互聯(lián)網(wǎng)、年夜數(shù)據(jù)、加強(qiáng)理想等技巧深度融會(huì)，自動(dòng)感知、辨識(shí)跟重構(gòu)工件跟加工門路等，實(shí)現(xiàn)門路的自立計(jì)劃，自動(dòng)糾偏跟自適應(yīng)環(huán)境。
食品分揀機(jī)器人直營(yíng)蜘蛛手分揀機(jī)器人用什么控制大型物流智能分揀機(jī)器人特點(diǎn)