工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及應(yīng)用教案初識(shí)工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教.docx

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對(duì)于機(jī)器人企業(yè)來說，他們需要的高端人才，至少應(yīng)熟悉編程語言和仿真設(shè)計(jì)，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等常用控制算法，能達(dá)到指導(dǎo)員工的程度。在此基礎(chǔ)上，能依據(jù)實(shí)際情況自主研究算法。此外，最好還能主導(dǎo)大型機(jī)電一體化設(shè)備的研發(fā)，具備一定的管理能力。而其余調(diào)試，操作員工的要求相應(yīng)遞減。跟據(jù)職能劃分，大概可分為四個(gè)工種： 1. 工程師助手，主要責(zé)任是協(xié)助工程師繪制機(jī)械圖樣、電氣圖樣、簡單工裝夾具設(shè)計(jì)、制作工藝卡片、指導(dǎo)工人按照裝配圖進(jìn)行組裝；2. 機(jī)器人生產(chǎn)線試產(chǎn)員與操作員；3. 機(jī)器人總裝與調(diào)試者；4.高端維修或售后服務(wù)人員。 課堂認(rèn)知 4.1 工業(yè)機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 目前，企業(yè)引入的以第一代工業(yè)機(jī)器人為主，其基本工作原理是 “示教 - 再現(xiàn)” 。 “示教”也稱導(dǎo)引，即由操作者直接或間接導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際作業(yè)要求告知機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容，機(jī)器人在導(dǎo)引過程中以程序的形式將其記憶下來，并存儲(chǔ)在機(jī)器人控制裝置內(nèi)；“再現(xiàn)”則是通過存儲(chǔ)內(nèi)容的回放，機(jī)器人就能在一定精度范圍內(nèi)按照程序展現(xiàn)所示教的動(dòng)作和賦予的作業(yè)內(nèi)容 程序是把機(jī)器人的作業(yè)內(nèi)容用機(jī)器人語言加以描述的文件，用于保存示教操作中產(chǎn)生的示教數(shù)據(jù)和機(jī)器人指令。 機(jī)器人完成作業(yè)所需的信息包括 運(yùn)動(dòng)軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序 。 4.1.1 運(yùn)動(dòng)軌跡 運(yùn)動(dòng)軌跡是機(jī)器人為完成某一作業(yè)，工具中心點(diǎn)（ TCP ）所掠過的路徑，是機(jī)器示教的重點(diǎn)。從運(yùn)動(dòng)方式上看，工業(yè)機(jī)器人具有點(diǎn)到點(diǎn)（ PTP ）運(yùn)動(dòng)和連續(xù)路徑（ CP ）運(yùn)動(dòng)2 種形式。按運(yùn)動(dòng)路徑種類區(qū)分，工業(yè)機(jī)器人具有直線和圓弧 2 種動(dòng)作類型。 示教時(shí)，直線軌跡示教 2 個(gè)程序點(diǎn)（直線起始點(diǎn)和直線結(jié)束點(diǎn)）；圓弧軌跡示教 3 個(gè)程序點(diǎn)（圓弧起始點(diǎn)、圓弧中間點(diǎn)和圓弧結(jié)束點(diǎn)）。在具體操作過程中，通常 PTP 示教各段運(yùn)動(dòng)軌跡端點(diǎn)，而 CP 運(yùn)動(dòng)由機(jī)器人控制系統(tǒng)的路徑規(guī)劃模塊經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)算產(chǎn)生。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教主要是確認(rèn)程序點(diǎn)的屬性 。每個(gè)程序點(diǎn)主要包含： 位置坐標(biāo):描述機(jī)器人 TCP 的 6 個(gè)自由度（ 3 個(gè)平動(dòng)自由度和 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度）。 插補(bǔ)方式:機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)，從前一程序點(diǎn)移動(dòng)到當(dāng)前程序點(diǎn)的動(dòng)作類型。 再現(xiàn)速度:機(jī)器人再現(xiàn)時(shí)，從前一程序點(diǎn)移動(dòng)到當(dāng)前程序點(diǎn)的速度。 空走點(diǎn):指從當(dāng)前程序點(diǎn)移動(dòng)到下一程序點(diǎn)的整個(gè)過程不需要實(shí)施作業(yè)，用于示教 除作業(yè)開始點(diǎn)和作業(yè)中間點(diǎn)之外的程序點(diǎn)。 作業(yè)點(diǎn):指從當(dāng)前程序點(diǎn)移動(dòng)到下一程序點(diǎn)的整個(gè)過程需要實(shí)施作業(yè)，用于作業(yè)開始點(diǎn)和作業(yè)中間點(diǎn)。 空走點(diǎn)和作業(yè)點(diǎn)決定從當(dāng)前程序點(diǎn)移動(dòng)到下一程序點(diǎn)是否實(shí)施作業(yè)。 提示 作業(yè)區(qū)間的再現(xiàn)速度一般按作業(yè)參數(shù)中指定的速度移動(dòng)， 而空走區(qū)間的移動(dòng)速度則按移動(dòng)命令中指定的速度移動(dòng)； 登錄程序點(diǎn)時(shí)，程序點(diǎn)屬性值也將一同被登錄。 工業(yè)機(jī)器人常見插補(bǔ)方式 插補(bǔ)方式 動(dòng)作描述 動(dòng)作圖示 關(guān)節(jié)插補(bǔ) 機(jī)器人在未規(guī)定采取何種軌 跡移動(dòng)時(shí)，默認(rèn)采用關(guān)節(jié)插補(bǔ)。出于安全考慮，通常在程序點(diǎn) 1 用關(guān)節(jié)插補(bǔ)示教。 直線插補(bǔ) 機(jī)器人從前一程序點(diǎn)到當(dāng)前 程序點(diǎn)運(yùn)行一段直線，即直線軌跡僅示教 1 個(gè)程序點(diǎn)（直線結(jié)束點(diǎn)）即可。直線插補(bǔ)主要用于直線軌跡的作業(yè)示教。 圓弧插補(bǔ) 機(jī)器人沿著用圓弧插補(bǔ)示教 的 3 個(gè)程序點(diǎn)執(zhí)行圓弧軌跡移動(dòng)。圓弧插補(bǔ)主要用于圓弧軌跡的作業(yè)示教。 起點(diǎn) 4.1.2 作業(yè)條件 工業(yè)機(jī)器人作業(yè)條件的登錄方法，有 3 種形式： 使用作業(yè)條件文件 輸入作業(yè)條件的文件稱為作業(yè)條件文件。使用這些文件，可使作業(yè)命令的應(yīng)用更簡便。 在作業(yè)命令的附加項(xiàng)中直接設(shè)定 首先需要了解機(jī)器人指令的語言形式，或程序編輯畫面的構(gòu)成要素。程序語句一般由行標(biāo)號(hào)、命令及附加項(xiàng)幾部分組成。 8: J P[1] 100% FINE 0008 MOVJ VJ = 80.00 ① ② ③ ① ② ③ (a) FANUC 機(jī)器人 (b) YASKAWA 機(jī)器人 程序語句的主要構(gòu)成要素 手動(dòng)設(shè)定 在某些應(yīng)用場合下，有關(guān)作業(yè)參數(shù)的設(shè)定需要手動(dòng)進(jìn)行。 4.1.3 作業(yè)順序 作業(yè)順序不僅可保證產(chǎn)品質(zhì)量，而且可提高效率。作業(yè)順序的設(shè)置主要涉及： 作業(yè)對(duì)象的工藝順序 在某些簡單作業(yè)場合，作業(yè)順序的設(shè)定同機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教合二為一。 機(jī)器人與外圍周邊設(shè)備的動(dòng)作順序 在完整的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，除機(jī)器人本身外，還包括一些周邊設(shè)備，如變位機(jī)、移動(dòng)滑臺(tái)、自動(dòng)工具快換裝置等。 工業(yè)機(jī)器人四巨頭的機(jī)器人移動(dòng)命令 在線示教因簡單直觀、易于掌握，是工業(yè)機(jī)器人目前普遍采用的編程方式。 4.2.1 在線示教及特點(diǎn) 由操作人員手持示教器引導(dǎo)，控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，記錄機(jī)器人作業(yè)的程序點(diǎn)并插入所需的機(jī)器人命令來完成程序的編制。 典型的示教過程是依靠操作者觀察機(jī)器人及其末端夾持工具相對(duì)于作業(yè)對(duì)象的位姿，通過對(duì)示教器的操作，反復(fù)調(diào)整程序點(diǎn)處機(jī)器人的作業(yè)位姿、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和工藝條件，再轉(zhuǎn)入下一程序點(diǎn)的示教。 工業(yè)機(jī)器人的在線示教 早期機(jī)器人作業(yè)編程系統(tǒng)中，亦有一種人工牽引示教（也稱直接示教或手把手示教）。即由操作人員牽引裝有力 - 力矩傳感器的機(jī)器人末端執(zhí)行器對(duì)工件實(shí)施作業(yè)，機(jī)器人實(shí)時(shí)記錄整個(gè)示教軌跡與工藝參數(shù)，然后根據(jù)這些在線參數(shù)就能準(zhǔn)確再現(xiàn)整個(gè)作業(yè)過程。 在線示教作業(yè)任務(wù)編制共同特點(diǎn)： 1 ）利用機(jī)器人有較高的重復(fù)定位精度優(yōu)點(diǎn)，降低了系統(tǒng)誤差對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)絕對(duì)精度的影響。 2 ）要求操作者有專業(yè)知識(shí)和熟練的操作技能，近距離示教操作，有一定的危險(xiǎn)性，安全性較差。 3 ）示教過程繁瑣、費(fèi)時(shí)，需要根據(jù)作業(yè)任務(wù)反復(fù)調(diào)整末端執(zhí)行器的位姿，占用了大量時(shí)間，時(shí)效性較差 。 4 ）機(jī)器人在線示教精度完全靠操作者的經(jīng)驗(yàn)?zāi)繙y決定，對(duì)于復(fù)雜運(yùn)動(dòng)軌跡難以取得令人滿意的示教效果 。 5 ）機(jī)器人示教時(shí)關(guān)閉與外圍設(shè)備聯(lián)系功能。對(duì)需要根據(jù)外部信息進(jìn)行實(shí)時(shí)決策的應(yīng)用就顯得無能為力 。 6 ）在柔性制造系統(tǒng)中，這種編程方式無法與 CAD 數(shù)據(jù)庫相連接。 4.2.2 在線示教的基本步驟通過在線示教方式為機(jī)器人輸入從工件 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)的加工程序。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡 ▲ 為提高工作效率，通常將程序點(diǎn) 6 和程序點(diǎn) 1 設(shè)在同一位置。 程序點(diǎn)說明 程序點(diǎn) 說 明 程序點(diǎn) 說 明 程序點(diǎn) 說 明 程序點(diǎn) 1 機(jī)器人原點(diǎn) 程序點(diǎn) 3 作業(yè)開始點(diǎn) 程序點(diǎn) 5 作業(yè)規(guī)避點(diǎn) 程序點(diǎn) 2 作業(yè)臨近點(diǎn) 程序點(diǎn) 4 作業(yè)結(jié)束點(diǎn) 程序點(diǎn) 6 機(jī)器人原點(diǎn) (1) 示教前的準(zhǔn)備 (2) 新建作業(yè)程序 1 ） 工件表面清理。 作業(yè)程序是用機(jī)器人語言描述 2 ） 工件裝夾。 機(jī)器人工作單元的作業(yè)內(nèi)容，主要 3 ） 安全確認(rèn)。 用于登錄示教數(shù)據(jù)和機(jī)器人指令。 4 ） 機(jī)器人原點(diǎn)確認(rèn) 在線示教基本流程 (3) 程序點(diǎn)的登錄 運(yùn)動(dòng)軌跡示教方法 程序點(diǎn) 示教方法 程序點(diǎn) 1 （機(jī)器人原點(diǎn)） ? 按第 3 章手動(dòng)操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動(dòng)機(jī)器人到原點(diǎn)。 ?將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 ? 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 1 為機(jī)器人原點(diǎn)。 程序點(diǎn) 2 （作業(yè)臨近點(diǎn)） ?手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)臨近點(diǎn)。 ?將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 ?確認(rèn)保存程序點(diǎn) 2 為作業(yè)臨近點(diǎn)。 程序點(diǎn) 3 （作業(yè)開始點(diǎn)） ?手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)開始點(diǎn)。 ?確認(rèn)保存程序點(diǎn) 3 為作業(yè)開始點(diǎn)。 ?如有需要，手動(dòng)插入焊接開始作業(yè)命令。 程序點(diǎn) 4 （作業(yè)結(jié)束點(diǎn)） ?手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)結(jié)束點(diǎn)。 ? 將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 ?確認(rèn)保存程序點(diǎn) 4 為作業(yè)結(jié)束點(diǎn)。 ? 如有需要，手動(dòng)插入焊接結(jié)束作業(yè)命令。 程序點(diǎn) 5 （作業(yè)規(guī)避點(diǎn)） ?手動(dòng)操縱機(jī)器人移動(dòng)到作業(yè)規(guī)避點(diǎn)。 ?將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。 ? 確認(rèn)保存程序點(diǎn) 5 為作業(yè)規(guī)避點(diǎn)。 程序點(diǎn) 6 （機(jī)器人原點(diǎn)） ?手動(dòng)操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動(dòng)機(jī)器人到原點(diǎn)。 ?將程序點(diǎn)屬性設(shè)定為“空走點(diǎn)”，插補(bǔ)方式選“ PTP ”。 ?確認(rèn)保存程序點(diǎn) 6 為機(jī)器人原點(diǎn)。 (4) 設(shè)定作業(yè)條件 ①在作業(yè)開始命令中設(shè)定焊接開始規(guī)范及焊接開始動(dòng)作次序； ②在焊接結(jié)束命令中設(shè)定焊接結(jié)束規(guī)范及焊接結(jié)束動(dòng)作次序； ③手動(dòng)調(diào)節(jié)保護(hù)氣體流量。 (5) 檢查試運(yùn)行 跟蹤的主要目的是 檢查示教生成的動(dòng)作以及末端工具指向位置是否已登錄。 單步運(yùn)轉(zhuǎn) 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 通過逐行執(zhí)行當(dāng)前行（光標(biāo)所在行）的程序 通過逐行執(zhí)行當(dāng)前行（光標(biāo)所在行）的程序 語句，機(jī)器人實(shí)現(xiàn)兩個(gè)臨近程序點(diǎn)間的單步 語句的末尾，機(jī)器人完成多個(gè)程序點(diǎn)的順向 正向或反向移動(dòng)。結(jié)束 1 行的執(zhí)行后，機(jī)器 連續(xù)移動(dòng)。程序?yàn)轫樞驁?zhí)行，所以僅能實(shí)現(xiàn)， 人動(dòng)作暫停。 正向跟蹤多用于作業(yè)周期估計(jì)。 跟蹤方式 確認(rèn)機(jī)器人附近無人后，按以下順序執(zhí)行作業(yè)程序的測試運(yùn)轉(zhuǎn)： 1 ）打開要測試的程序文件。 2 ）移動(dòng)光標(biāo)至期望跟蹤程序點(diǎn)所在命令行。 3 ）持續(xù)按住示教器上的有關(guān)【跟蹤功能鍵】，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的單步或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 提示 當(dāng)機(jī)器人 TCP 當(dāng)前位置與光標(biāo)所在行不一致時(shí)，按下【 跟蹤功能鍵 】，機(jī)器人將從當(dāng)前位置移動(dòng)到光標(biāo)所在程序點(diǎn)位置；而當(dāng)機(jī)器人 TCP 當(dāng)前位置與光標(biāo)所在行一致時(shí)，機(jī)器人將從當(dāng)前位置移動(dòng)到下一臨近示教點(diǎn)位置。 執(zhí)行檢查運(yùn)行時(shí)，不執(zhí)行起弧、噴涂等作業(yè)命令，只執(zhí)行空再現(xiàn)。 利用跟蹤操作可快速實(shí)現(xiàn)程序點(diǎn)的變更、增加和刪除。 (6) 再現(xiàn)施焊 工業(yè)機(jī)器人程序的啟動(dòng)可用兩種方法： 手動(dòng)啟動(dòng):使用示教器上的【啟動(dòng)按鈕】 來啟動(dòng)程序的方式。適合作業(yè)任務(wù)及測試階段 。 自動(dòng)啟動(dòng):利用外部設(shè)備輸入信號(hào)來啟動(dòng)程序的方式。在實(shí)際生產(chǎn)中經(jīng)常用到。 在確認(rèn)機(jī)器人的運(yùn)行范圍內(nèi)沒有其他人員或障礙物后，接通保護(hù)氣體，采用手動(dòng)啟動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)焊接作業(yè)。 1 ）打開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，并移動(dòng)光標(biāo)到程序開頭。 2 ）切換【模式旋鈕】至“再現(xiàn) / 自動(dòng)”狀態(tài)。 3 ）按示教器上的【伺服 ON 按鈕】，接通伺服電源。 4 ）按【啟動(dòng)按鈕】，機(jī)器人開始運(yùn)行。 提示 執(zhí)行程序時(shí)，光標(biāo)跟隨再現(xiàn)過程移動(dòng)，程序內(nèi)容自動(dòng)滾動(dòng)顯示。 4.3.1 離線編程及其特點(diǎn) 離線編程是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的幾何模型，通過對(duì)圖形的控制和操作，使用機(jī)器人編程語言描述機(jī)器人作業(yè)任務(wù)，然后對(duì)編程的結(jié)果進(jìn)行三維圖形動(dòng)畫仿真，離線計(jì)算、規(guī)劃和調(diào)試機(jī)器人程序的正確性，并生成機(jī)器人控制器可執(zhí)行的代碼，最后通過通訊接口發(fā)送至機(jī)器人控制器。 機(jī)器人的離線編程 基于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的機(jī)器人作業(yè)編程已成為機(jī)器人學(xué)中的新興研究方向，它將虛擬現(xiàn)實(shí)作為高端的人機(jī)接口，允許用戶通過聲、像、力以及圖形等多種交互設(shè)備實(shí)時(shí)地與虛擬環(huán)境交互。 機(jī)器人的虛擬示教 4.3.2 離線編程系統(tǒng)的軟件構(gòu)架 典型的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu)，主要由建模模塊、布局模塊、編程模塊、仿真模塊、程序生成及通訊模塊組成。 典型機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的軟件架構(gòu) 建模模塊:這是離線編程系統(tǒng)的基礎(chǔ)，為機(jī)器人和工件的編程與仿真提供可視的三 維幾何造型。 布局模塊:按機(jī)器人實(shí)際工作單元的安裝格局在仿真環(huán)境下進(jìn)行整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)模 型的空間布局。 編程模塊:包括運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃等，前者是控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的依據(jù)；后者用 來生成機(jī)器人關(guān)節(jié)空間或直角空間里的軌跡。 仿真模塊:用來檢驗(yàn)編制的機(jī)器人程序是否正確、可靠，一般具有碰撞檢查功能。 程序生成:把仿真系統(tǒng)所生成的運(yùn)動(dòng)程序轉(zhuǎn)換成被加載機(jī)器人控制器可以接受的代 碼指令，以命令真實(shí)機(jī)器人工作。 接口通訊:離線編程系統(tǒng)的重要部分分為用戶接口和通訊接口：前者設(shè)計(jì)成交互 式，可利用鼠標(biāo)操作機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)；后者負(fù)責(zé)連接離線編程系統(tǒng)與機(jī)器人 控制器。 提示 在離線編程軟件中，機(jī)器人和設(shè)備模型均為三維顯示，可直觀設(shè)置、觀察機(jī)器人的位置、動(dòng)作與干涉情況。在實(shí)際購買機(jī)器人設(shè)備之前，通過預(yù)先分析機(jī)器人工作站的配置情況，可使選型更加準(zhǔn)確。 離線編程軟件使用的力學(xué)、工程學(xué)等計(jì)算公式和實(shí)際機(jī)器人完全一致。因此，模擬精度很高，可準(zhǔn)確無誤地模擬機(jī)器人的動(dòng)作。 離線編程軟件中的機(jī)器人設(shè)置、操作和實(shí)際機(jī)器人上的幾乎完全相同，程序的編輯畫面也與在線示教相同。 利用離線編程軟件做好的模擬動(dòng)畫可輸出為視頻格式，便于學(xué)習(xí)和交流。 4.3.3 離線編程的基本步驟 通過離線方式輸入從 A 到 B 作業(yè)點(diǎn)程序。 ▲ 為提高工作效率，通常將程序點(diǎn) 6 和程序點(diǎn) 1 設(shè)在同一位置。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡 離線編程的基本流程 (1) 幾何建模 機(jī)器人工作臺(tái)的幾何建模 提示 各機(jī)器人公司開發(fā)的離線編程軟件的模型庫中基本含有其生產(chǎn)的所有型號(hào)的機(jī)器人本體模型和一些典型周邊設(shè)備模型； 在導(dǎo)入由其他 CAD 軟件繪制的機(jī)器人工作環(huán)境模型時(shí)，要注意參考坐標(biāo)系是否一致問題。 (2) 空間布局 提供一個(gè)與機(jī)器人進(jìn)行交互的虛擬環(huán)境，需要把整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)（包括機(jī)器人本體、變位機(jī)、工件、周邊作業(yè)設(shè)備等）的模型按照實(shí)際的裝配和安裝情況在仿真環(huán)境中進(jìn)行布局。 機(jī)器人及其作業(yè)環(huán)境布局 (3) 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 運(yùn)動(dòng)規(guī)劃主要有兩個(gè)方面： 作業(yè)位置規(guī)劃和作業(yè)路徑規(guī)劃 。 作業(yè)位置規(guī)劃 在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)空間可達(dá)性的條件下，盡可能的減少機(jī)器人在作業(yè)過程中的極限運(yùn)動(dòng)或機(jī)器人各軸的極限位置。 作業(yè)路徑規(guī)劃 在保證末端工具作業(yè)姿態(tài)的前提下，避免機(jī)器人與工件、夾具、周邊設(shè)備等發(fā)生碰撞。 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃 提示 同在線示教一樣，機(jī)器人的離線運(yùn)動(dòng)規(guī)劃需新建一個(gè)作業(yè)程序以保存示教數(shù)據(jù)和機(jī)器人指令。 采用在線示教方式操作機(jī)器人運(yùn)動(dòng)主要是通過示教器上的按鍵，而離線編程操作機(jī)器人三維圖形運(yùn)動(dòng)主要用鼠標(biāo)。 (4) 動(dòng)畫仿真 系統(tǒng)對(duì)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行三維圖形動(dòng)畫仿真，模擬整個(gè)作業(yè)情況，檢查末端工具發(fā)生碰撞的可能性及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡是否合理，并計(jì)算機(jī)器人的每個(gè)工步的操作時(shí)間和整個(gè)工作過程的循環(huán)時(shí)間，為離線編程結(jié)果的可行性提供參考。 作業(yè)開始點(diǎn)仿真 作業(yè)結(jié)束點(diǎn)仿真 (5) 程序生成及傳輸 作業(yè)程序的仿真結(jié)果完全達(dá)到作業(yè)的要求后，將該作業(yè)程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器人的控制程序和數(shù)據(jù)，并通過通信接口下載到機(jī)器人控制柜，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行指定的作業(yè)任務(wù)。 (6) 運(yùn)行確認(rèn)與施焊 處于安全考慮，離線編程生成的目標(biāo)作業(yè)程序在自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)前需跟蹤試運(yùn)行。 至此，機(jī)器人從工件 A 點(diǎn)到 B 點(diǎn)的離線作業(yè)編程操作完畢。 提示 開始再現(xiàn)前，請(qǐng)做如下準(zhǔn)備工作：工件表面清理與裝夾、機(jī)器人原點(diǎn)確認(rèn)。 出于生產(chǎn)現(xiàn)場的復(fù)雜性、作業(yè)的可靠性等方面的考慮，工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教在短期內(nèi)仍將無法脫離在線示教的現(xiàn)狀。 無論在線示教還是離線編程，其主要目的是完成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序的示教。 機(jī)器人示教的主要內(nèi)容 擴(kuò)展與提高 機(jī)器人作業(yè)程序的編輯 常見的操作有程序點(diǎn)的追加、變更和刪除，機(jī)器人移動(dòng)速度的修改以及機(jī)器人指令的添加。 1．程序點(diǎn)的追加、變更和刪除 程序點(diǎn)編輯方法 編輯類別 操作要領(lǐng) 動(dòng)作圖示 示教點(diǎn)的 追加 ?使用跟蹤功能將機(jī)器人移動(dòng)到程序點(diǎn) 1 位置。 ?手動(dòng)操作機(jī)器人移動(dòng)到新的目標(biāo)點(diǎn)位置（程序點(diǎn) 3 ）。 ?點(diǎn)按示教器按鍵登錄程序點(diǎn) 3 。 程序點(diǎn) 3 示教點(diǎn)的 變更 ?使用跟蹤功能將機(jī)器人移動(dòng)到程序點(diǎn) 2 位置。 ?手動(dòng)操作機(jī)器人移動(dòng)到新的目標(biāo)點(diǎn)位置。 程序點(diǎn) 2 示教點(diǎn)的 刪除 ? 點(diǎn)按示教器按鍵登錄程序點(diǎn) 2 。 ?使用跟蹤功能將機(jī)器人移動(dòng)到程序點(diǎn) 2 位置。 ?點(diǎn)按示教器按鍵刪除程序點(diǎn) 2 。 程序點(diǎn) 3 2．機(jī)器人移動(dòng)速度的修改 示教再現(xiàn)操作過程中，涉及 3 類動(dòng)作速度：手動(dòng)操作機(jī)器人移動(dòng)時(shí)的 示教速度、運(yùn)動(dòng)軌跡確認(rèn)時(shí)的 跟蹤速度 、程序自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的 再現(xiàn)速度 。 示教速度 使用示教器手動(dòng)操作機(jī)器人移動(dòng)的速度，分點(diǎn)動(dòng)速度和連續(xù)移動(dòng)速度。 跟蹤速度 使用示教器進(jìn)行運(yùn)行軌跡確認(rèn)，或者程序編輯中跟蹤機(jī)器人到某一程序點(diǎn)位置時(shí)的移動(dòng)速度。跟蹤操作時(shí)，一般有作業(yè)條件速度、移動(dòng)命令速度以及高低檔速度切換三種選擇。 再現(xiàn)速度 運(yùn)行示教程序的機(jī)器人移動(dòng)速度。同跟蹤速度類似，在作業(yè)區(qū)間內(nèi)按照作業(yè)命令中的速度運(yùn)行，而空走區(qū)間按照移動(dòng)命令中的速度運(yùn)行。 3．機(jī)器人指令的添加 機(jī)器人指令分為以下幾類：動(dòng)作指令、作業(yè)指令、寄存器指令、 I/O 指令、跳轉(zhuǎn)指令和其他指令。 動(dòng)作指令:指以指定的移動(dòng)速度和插補(bǔ)方式使機(jī)器人向作業(yè)空間內(nèi)的指定位置移動(dòng) 的指令。 作業(yè)指令:依據(jù)機(jī)器人具體應(yīng)用領(lǐng)域而編制的一類指令，如碼垛指令、焊接指令搬 運(yùn)指令等。 寄存器指令:進(jìn)行寄存器的算術(shù)運(yùn)算的指令。 I/O 指令:改變向外圍設(shè)備的輸出信號(hào)，或讀取輸入信號(hào)狀態(tài)的指令。 跳轉(zhuǎn)指令:使程序的執(zhí)行從程序某一行轉(zhuǎn)移到其他（程序的）行，如標(biāo)簽指令、程 序結(jié)束指令、條件轉(zhuǎn)移指令及無條件轉(zhuǎn)移指令等。 其他指令:如計(jì)時(shí)器指令、注釋指令等。 本章小結(jié) 目前國際上商品化、實(shí)用化的工業(yè)機(jī)器人基本都屬屬于第一代工業(yè)機(jī)器人，它的基本工作原理是“示教 - 再現(xiàn)”?！笆窘獭本褪菣C(jī)器人學(xué)習(xí)的過程，“再現(xiàn)”是機(jī)器人按照示教時(shí)記錄下來的程序展現(xiàn)這些動(dòng)工業(yè)機(jī)器人工作前，通常是通過“示教”的方法為機(jī)器人作業(yè)程序生成運(yùn)動(dòng)命令，目前主要采用兩種方式進(jìn)行：一是在線示教；二是離線編程。 對(duì)工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)進(jìn)行編程，不論是在線示教還是離線編程，其主要涉及運(yùn)動(dòng)軌跡、作業(yè)條件和作業(yè)順序三方面的示教。 思考練習(xí) 1、填空 (1) _______ 也稱導(dǎo)引，即由操作者直接或間接導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際作業(yè)要求告知機(jī)器人應(yīng)該完成的動(dòng)作和作業(yè)的具體內(nèi)容，機(jī)器人在導(dǎo)引過程中以______ 的形式將其記憶下來，并存儲(chǔ)在機(jī)器人控制裝置內(nèi)； ______ 則是通過存儲(chǔ)內(nèi)容的回放，機(jī)器人就能在一定精度范圍內(nèi)按照程序展現(xiàn)所示教的動(dòng)作和賦予的作業(yè)內(nèi)容。 (2) ______ 的主要目的是檢查示教生成的動(dòng)作以及末端工具指向位置是否已登錄。 (3)______ 是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，在計(jì)算機(jī)中建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的模型，通過對(duì)圖形的控制和操作，在不使用實(shí)際機(jī)器人的情況下編程，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)器人程序。 2、選擇 (1) 對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)編程，主要內(nèi)容包含（ ）。 ①運(yùn)動(dòng)軌跡；②作業(yè)條件；③作業(yè)順序；④插補(bǔ)方式 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ (2) 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡的示教主要是確認(rèn)程序點(diǎn)的屬性，這些屬性包括（ ）。 ①位置坐標(biāo)；②插補(bǔ)方式；③再現(xiàn)速度；④作業(yè)點(diǎn) / 空走點(diǎn) A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ (3) 與傳統(tǒng)的在線示教編程相比，離線編程具有如下優(yōu)點(diǎn)：（ ）。 ①減少機(jī)器人的非工作時(shí)間；②使編程者遠(yuǎn)離苛刻的工作環(huán)境；③便于修改 機(jī)器人程序；④可結(jié)合各種人工智能等技術(shù)提高編程效率；⑤便于和 CAD/CAM 系統(tǒng)結(jié)合，做到 CAD 、 CAM 、 Robotics 一體化 A. ①②④⑤ B. ①②③ C. ①③④⑤ D. ①②③④⑤ 3、判斷 (1) 因技術(shù)尚未成熟，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人絕大多數(shù)屬于第一代機(jī)器人，它的基本工 作原理是示教 - 再現(xiàn)。（ ） (2) 機(jī)器人示教時(shí)，對(duì)于有規(guī)律的軌跡，原則上僅需示教幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。（ ） (3) 采用直線插補(bǔ)示教的程序點(diǎn)指的是從當(dāng)前程序點(diǎn)移動(dòng)到下一程序點(diǎn)運(yùn)行一段直線。（ ） (4) 離線編程是工業(yè)機(jī)器人目前普遍采用的編程方式。（ ） (5) 雖然示教再現(xiàn)方式存在機(jī)器人占用機(jī)時(shí)、效率低等諸多缺點(diǎn)，人們也試圖通過采用傳感器使機(jī)器人智能化，但在復(fù)雜的生產(chǎn)現(xiàn)場和作業(yè)可靠性等方面處處碰壁，難以實(shí)現(xiàn)。因此，工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)示教在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)仍將無法脫離在線示教的現(xiàn)狀。（ ） 4、綜合應(yīng)用 用機(jī)器人完成下圖所示直線軌跡（A→B ）的焊接作業(yè)，回答如下問題： 1) 結(jié)合具體示教過程，填寫下表（請(qǐng)?jiān)谙鄳?yīng)選項(xiàng)下打 “ √ ” ）。 2) 實(shí)際作業(yè)編程時(shí)，為提高效率，對(duì)程序點(diǎn) 1 和程序點(diǎn) 6 如何處理？簡述操作過程。 直線軌跡作業(yè)示教 程序點(diǎn) 作業(yè)點(diǎn) / 空走點(diǎn) 插補(bǔ)方式 作業(yè)點(diǎn) 空走點(diǎn) PTP 直線插補(bǔ) 程序點(diǎn) 1 程序點(diǎn) 2 程序點(diǎn) 3 程序點(diǎn) 4 程序點(diǎn) 5 程序點(diǎn) 6 19 .