工業(yè)機(jī)器人離線編程與仿真一體化教程項(xiàng)目一工業(yè)機(jī)器人離線編程基礎(chǔ)工業(yè)機(jī)器人離線編程基礎(chǔ)任務(wù)1工業(yè)機(jī)器人編程仿真技術(shù)簡(jiǎn)介任務(wù)2常見(jiàn)工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件任務(wù)3認(rèn)識(shí)RoboStudio軟件任務(wù)4RobotStudio下載與安裝一、任務(wù)目標(biāo)①了解工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)；②了解工業(yè)機(jī)器人離線編程技術(shù)；③了解工業(yè)機(jī)器人仿真技術(shù)；二、學(xué)習(xí)內(nèi)容工業(yè)機(jī)器人編程方法示教編程機(jī)器人語(yǔ)言編程離線編程工業(yè)機(jī)器人常用編程方法1.示教編程示教編程是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，它是目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人的編程方式。采用這種方法時(shí)，程序編制是在機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的。示教編程也稱(chēng)為在線示教編程。2.機(jī)器人語(yǔ)言編程機(jī)器人語(yǔ)言編程是指采用專(zhuān)用的機(jī)器人語(yǔ)言來(lái)描述機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡。目前應(yīng)用于工業(yè)中的機(jī)器人語(yǔ)言是動(dòng)作級(jí)和對(duì)象級(jí)語(yǔ)言。3.離線編程離線編程是在專(zhuān)門(mén)的軟件環(huán)境下，用專(zhuān)用或通用程序在離線情況下進(jìn)行機(jī)器人軌跡規(guī)劃編程的一種方法。離線編程程序通過(guò)支持軟件的解釋或編譯產(chǎn)生目標(biāo)程序代碼，最后生成機(jī)器人路徑規(guī)劃數(shù)據(jù)。一些離線編程系統(tǒng)帶有仿真功能，可以在不接觸實(shí)際機(jī)器人機(jī)器工作環(huán)境的情況下，在三維軟件中提供一個(gè)和機(jī)器人進(jìn)行交互作用的虛擬環(huán)境。在為您的機(jī)器人編程時(shí)，離線編程可與建立機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行。工業(yè)機(jī)器人離線編程與在線示教編程的比較工業(yè)機(jī)器人離線編程與在線示教編程各自具有自身的特點(diǎn)，如下表所示。示教編程離線編程需要實(shí)際機(jī)器人系統(tǒng)和工作環(huán)境編程時(shí)機(jī)器人停止工作在實(shí)際系統(tǒng)上試驗(yàn)程序編程的質(zhì)量取決于編程者的經(jīng)驗(yàn)難以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器人運(yùn)行軌跡需要機(jī)器人系統(tǒng)和工作環(huán)境的圖形模型編程時(shí)不影響機(jī)器人工作通過(guò)仿真試驗(yàn)程序可用CAD方法進(jìn)行最佳軌跡規(guī)劃可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜運(yùn)行軌跡的編程工業(yè)機(jī)器人離線編程與在線示教編程的比較通過(guò)對(duì)比可見(jiàn)：1．減少機(jī)器人不工作時(shí)間。當(dāng)對(duì)機(jī)器人下一個(gè)任務(wù)進(jìn)行編程時(shí)，機(jī)器人仍可在生產(chǎn)線上工作，變成不占用機(jī)器人的工作時(shí)間。2．使用范圍廣。離線編程系統(tǒng)可對(duì)機(jī)器人的各種工作對(duì)象進(jìn)行編程。3．便于和CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合，做CAD/CAM/Robotics一體化。4．可使用高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言對(duì)復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行編程。5．離線編程系統(tǒng)便于修改機(jī)器人程序。6．使編程者遠(yuǎn)離危險(xiǎn)的編程環(huán)境。工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的組成離線編程系統(tǒng)是當(dāng)前機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用的一個(gè)必要手段，也是開(kāi)發(fā)和研究任務(wù)級(jí)規(guī)劃方式的有力工具。離線編程系統(tǒng)主要由用戶接口、機(jī)器人系統(tǒng)三維幾何構(gòu)型，運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃、三維圖形動(dòng)態(tài)仿真、通信接口和誤差校正等部分組成，其相互關(guān)系如圖所示。工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的組成1.用戶接口工業(yè)機(jī)器人一般提供兩個(gè)用戶接口，一個(gè)用于示教編程，另一個(gè)用于語(yǔ)言編程。示教編程可以用示教器直接編制機(jī)器人程序。語(yǔ)言編程則是用機(jī)器人語(yǔ)言編制程序，使機(jī)器人完成給定的任務(wù)。2.機(jī)器人系統(tǒng)的三維幾何構(gòu)型離線編程系統(tǒng)中的一個(gè)基本功能是利用圖形描述對(duì)機(jī)器人和工作單元進(jìn)行仿真，這就要求對(duì)工作單元中的機(jī)器人所有的卡具、零件和刀具等進(jìn)行三維實(shí)體幾何構(gòu)型。目前用于機(jī)器人系統(tǒng)三維幾何構(gòu)型的主要有以下三種方法：結(jié)構(gòu)的立體幾何表示、掃描變換表示、邊界表示。3．運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算就是利用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法在給出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)參數(shù)和關(guān)節(jié)變量的情況下，計(jì)算出機(jī)器人的末端位姿；或者是在給定末端位姿的情況下計(jì)算出機(jī)器人的關(guān)節(jié)變量值。4．軌跡規(guī)劃在離線編程系統(tǒng)中，除需要對(duì)機(jī)器人的靜態(tài)位置進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算之外，還需要對(duì)機(jī)器人的空間運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行仿真。5．三維圖形動(dòng)態(tài)仿真機(jī)器人動(dòng)態(tài)仿真是離線編程系統(tǒng)的重要組成部分，它能逼真地模擬機(jī)器人的實(shí)際工作過(guò)程，為編程者提供直觀的可視圖形，進(jìn)而可以檢驗(yàn)編程的正確性和合理性。6．通信接口在離線編程系統(tǒng)中，通信接口起著連接軟件系統(tǒng)和機(jī)器人控制柜的橋梁作用。7．誤差校正離線編程系統(tǒng)中的仿真模型和實(shí)際的機(jī)器人模型之間存在誤差。產(chǎn)生誤差的原因主要是由于機(jī)器人本身結(jié)構(gòu)上的誤差、工作空間內(nèi)難以準(zhǔn)確確定物體（機(jī)器人、工件等）的相對(duì)位置和離線編程系統(tǒng)的數(shù)字精度等。工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的應(yīng)用工業(yè)自動(dòng)化市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力日益加劇?？蛻粼谏a(chǎn)中要求更高的效率以降低價(jià)格提高質(zhì)量。若讓機(jī)器人編程在新產(chǎn)品生產(chǎn)之前話費(fèi)時(shí)間檢測(cè)或試運(yùn)行是行不通的，因?yàn)檫@要停止現(xiàn)有的生產(chǎn)以對(duì)新的或修改的部件進(jìn)行重新編程。冒險(xiǎn)制造刀具和固定裝置而不首先驗(yàn)證到達(dá)距離及工作區(qū)域已不再是首選方法。現(xiàn)代生產(chǎn)廠家在設(shè)計(jì)階段就會(huì)對(duì)新部件的可制造性進(jìn)行檢查。在產(chǎn)品制造的同時(shí)對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行編程，可提早開(kāi)始產(chǎn)品生產(chǎn)，縮短上市時(shí)間。離線編程在實(shí)際機(jī)器人安裝前通過(guò)可視化及確認(rèn)解決方案和布局來(lái)降低風(fēng)險(xiǎn)，并通過(guò)創(chuàng)建更加精確的路徑來(lái)獲得更高的部件質(zhì)量。早期的機(jī)器人只具有簡(jiǎn)單的動(dòng)作功能，采用固定的程序進(jìn)行控制，動(dòng)作適應(yīng)性較差。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展及對(duì)機(jī)器人功能要求的提高，需要一臺(tái)機(jī)器人通過(guò)相應(yīng)的程序完成各種工作，并具有較好的通用性。三、任務(wù)總結(jié)工業(yè)機(jī)器人離線編程的應(yīng)用日益廣泛。一、任務(wù)目標(biāo)①認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件；②熟悉工業(yè)機(jī)器人離線編程軟件的應(yīng)用；常用離線編程軟件專(zhuān)用型軟件通用型軟件二、學(xué)習(xí)內(nèi)容RoboGuide是發(fā)那科機(jī)器人公司提供的一個(gè)離線編程工具，它是圍繞一個(gè)離線的三維世界進(jìn)行模擬，在這個(gè)三維世界中模擬現(xiàn)實(shí)中的機(jī)器人和周邊設(shè)備的布局，通過(guò)其中的TP示教，進(jìn)一步來(lái)模擬它的運(yùn)動(dòng)軌跡。FANUCRoboGuideMotoSimEG具有離線編程功能，可以在PC上機(jī)器人路徑、速度和其他參數(shù)（工具中心點(diǎn)、用戶幀、I/O監(jiān)視器）。用戶可以移動(dòng)虛擬機(jī)器人，輸入數(shù)據(jù)來(lái)編制機(jī)器人程序，并且將其下載到機(jī)器人控制器。YASKAWAMotoSim

EGKUKASimPro專(zhuān)為庫(kù)卡機(jī)器人離線編程而開(kāi)發(fā)。通過(guò)與KUKA.OfficeLite實(shí)時(shí)對(duì)接，該產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了虛擬的庫(kù)卡控制、周期時(shí)間分析和機(jī)器人程序的生成。KUKA.SimPro是KRSim的改進(jìn)版本。KUKASimProRobotMaster軟件幾乎支持市場(chǎng)上絕大多數(shù)機(jī)器人品牌（KUKA，ABB，F(xiàn)anuc，Motoman，Staubli、MITSUBISHI、DENSO、Panasonic……）功能：Robotmaster在Mastercam中無(wú)縫集成了機(jī)器人編程、仿真和代碼生成功能，提高了機(jī)器人編程速度/DELMIA軟件DELMIA是達(dá)索旗下的CAM軟件，大名鼎鼎的CATIA也是達(dá)索旗下的CAD軟件。DELMIA有6大模塊，其中Robotics解決方案涵蓋汽車(chē)領(lǐng)域的發(fā)動(dòng)機(jī)、總裝和白車(chē)身(Body-in-White)，航空領(lǐng)域的機(jī)身裝配、維修維護(hù)，以及一般制造業(yè)的制造工藝。DELMIA的機(jī)器人模塊ROBOTICS是一個(gè)可伸縮的解決方案，利用強(qiáng)大的PPR集成中樞快速進(jìn)行機(jī)器人工作單元建立、仿真與驗(yàn)證，是一個(gè)完整的、可伸縮的、柔性的解決方案。/zh/products-services/delmia/Robomove軟件Robomove來(lái)自意大利，同樣支持市面上大多數(shù)品牌的機(jī)器人，機(jī)器人加工軌跡由外部CAM導(dǎo)入。優(yōu)點(diǎn)：與其他軟件不同的是，Robomove走的是私人定制路線，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行定制。軟件操作自由，功能完善，支持多臺(tái)機(jī)器人仿真。缺點(diǎn)：需要操作者對(duì)機(jī)器人有較為深厚的理解，策略智能化程度與Robotmaster有較大差距。/eng/industrial-robotic-simulation-software.htmRobcad軟件西門(mén)子旗下產(chǎn)品，在車(chē)廠占統(tǒng)治地位，做方案和項(xiàng)目規(guī)劃的利器，支持離線點(diǎn)焊、支持多臺(tái)機(jī)器人仿真、支持非機(jī)器人運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)仿真，精確的節(jié)拍仿真。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴，離線功能較弱，Unix移植過(guò)來(lái)的界面，人機(jī)界面不友好。/software/siemens-tecnomatix/tecnomatix-robcad/RobotWorks軟件RobotWorks是來(lái)自以色列的機(jī)器人離線編程仿真軟件，與RobotMaster類(lèi)似，是基于Solidworks做的二次開(kāi)發(fā)。使用時(shí)，需要先購(gòu)買(mǎi)Solidworks。功能：全面的數(shù)據(jù)接口；Robotworks是基于Solidworks平臺(tái)開(kāi)發(fā)，Solidworks可以通過(guò)IGES，DXF，DWG，PrarSolid，Step，VDA，SAT等標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。/PQArt

軟件PQArt

(原RobotArt)是目前國(guó)內(nèi)品牌離線編程軟件中最頂尖的軟件。軟件根據(jù)幾何數(shù)模的拓?fù)湫畔⑸蓹C(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡，之后軌跡仿真、路徑優(yōu)化、后置代碼一氣呵成，同時(shí)集碰撞檢測(cè)、場(chǎng)景渲染、動(dòng)畫(huà)輸出于一體，可快速生成效果逼真的模擬動(dòng)畫(huà)。廣泛應(yīng)用于打磨、去毛刺、焊接、激光切割、數(shù)控加工等領(lǐng)域。/Art/Index總結(jié)工業(yè)機(jī)器人離線編程的應(yīng)用日益廣泛，根據(jù)自身需求選擇相應(yīng)的工業(yè)機(jī)器人和離線編程軟件。一、任務(wù)目標(biāo)①認(rèn)識(shí)RoboStudio軟件；②熟悉RoboStudio軟件的常用功能；RobotStudio軟件RobotStudio是瑞士ABB公司配套的軟件，是機(jī)器人本體商中軟件做的最好的一款。RobotStudio支持機(jī)器人的整個(gè)生命周期，使用圖形化編程、編輯和調(diào)試機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)創(chuàng)建機(jī)器人的運(yùn)行，并模擬優(yōu)化現(xiàn)有的機(jī)器人程序。二、學(xué)習(xí)內(nèi)容RobotStudio軟件主要功能說(shuō)明CAD導(dǎo)入包括IGES、STEP、VRML、VDAFS、ACIS及CATIA等AutoPath功能自動(dòng)生成跟蹤加工曲線所需要的機(jī)器人位置（路徑）程序編輯器生成機(jī)器人程序，在Windows環(huán)境中離線開(kāi)發(fā)或維護(hù)機(jī)器人程序。路徑優(yōu)化如果程序包含接近奇異點(diǎn)的機(jī)器人動(dòng)作，RobotStudio可自動(dòng)檢測(cè)出來(lái)并發(fā)出報(bào)警，從而防止機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生這種現(xiàn)象；可以對(duì)TCP速度、加速度、奇異點(diǎn)或軸線等進(jìn)行優(yōu)化，縮短周期時(shí)間可達(dá)性分析通過(guò)Autoreach可自動(dòng)進(jìn)行可到達(dá)性分析虛擬示教通過(guò)虛擬示教器示教碰撞檢測(cè)碰撞檢測(cè)功能可避免設(shè)備碰撞造成的嚴(yán)重?fù)p失RobotStudio軟件將這些功能分布在了七個(gè)功能選項(xiàng)卡中，通過(guò)功能選項(xiàng)卡來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的離線編程與仿真。具體功能選項(xiàng)卡如下：⑴文件功能選項(xiàng)卡⑵基本功能選項(xiàng)卡⑶建模功能選項(xiàng)卡⑷仿真功能選項(xiàng)卡⑸控制器功能選項(xiàng)卡⑹RAPID功能選項(xiàng)卡⑺Add-Ins功能選項(xiàng)卡一、任務(wù)目標(biāo)①掌握RobotStudio軟件下載方法；②學(xué)會(huì)安裝RobotStudio軟件；③掌握RobotStudio軟件的授權(quán)管理；

RobotStudio軟件的獲得主要有如下兩種方式：①購(gòu)買(mǎi)ABB機(jī)器人，隨機(jī)贈(zèng)送軟件安裝光盤(pán)；②登錄ABB官網(wǎng)下載軟件安裝包。官網(wǎng)下載軟件方法和步驟：⑴進(jìn)入ABB公司官方網(wǎng)站：/cn。⑵按圖1-18所示步驟，進(jìn)入下載中心，下載最新版本RobotStudio軟件，具體軟件包下載界面如圖1-19所示。進(jìn)入官網(wǎng)產(chǎn)品和系統(tǒng)機(jī)器人技術(shù)RobotStudioGotoRobotStudioOverview下載RobotStudio二、學(xué)習(xí)內(nèi)容⑴檢查確認(rèn)電腦配置是否符合安裝需求，表展示的是安裝該軟件計(jì)算機(jī)最低配置要求；硬件要求CPUInteri5或以上內(nèi)存≥4GB硬盤(pán)≥20GB顯卡獨(dú)立顯卡，顯存2GB以上操作系統(tǒng)Windows7以上⑵檢查電腦用戶名是否包含中文，如含有中文，修改用戶名，再進(jìn)行安裝；⑶確認(rèn)電腦是否聯(lián)網(wǎng)，沒(méi)有聯(lián)網(wǎng)，請(qǐng)連接網(wǎng)絡(luò)，否則會(huì)導(dǎo)致安裝失??；

⑷對(duì)軟件安裝包進(jìn)行解壓操作；⑸雙擊解壓包里的setup.exe，；1、關(guān)于RobotStudio的授權(quán)基本版：提供所選的RobotStudio功能，如配置，編程和運(yùn)行虛擬控制器。還可以通過(guò)以太網(wǎng)對(duì)實(shí)際控制器進(jìn)行編程，配置和監(jiān)控等在線操作。高級(jí)版：提供RobotStudio所有的離線編程功能和多機(jī)器人仿真功能。高級(jí)版中包含基本版中的所有功能。要使用高級(jí)版需進(jìn)行激活。RobotStudio的授權(quán)購(gòu)買(mǎi)可以與ABB公司進(jìn)行聯(lián)系購(gòu)買(mǎi)。針對(duì)學(xué)校使用RobotStudio軟件用于教學(xué)用途的話，是有特殊優(yōu)惠政策，詳情請(qǐng)發(fā)郵件到school@進(jìn)行查詢。2、RobotStudio激活授權(quán)的操作單機(jī)許可證只能激活一臺(tái)電腦的RobotStudio軟件。網(wǎng)絡(luò)許可證可在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)建立一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)許可證服務(wù)器，給局域網(wǎng)內(nèi)的RobotStudio客戶端進(jìn)行授權(quán)許可，客戶端的數(shù)量與由網(wǎng)絡(luò)許可證所決定。在激活之前，請(qǐng)將電腦連接互聯(lián)網(wǎng)。因?yàn)镽obotStudio可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行激活，這樣操作會(huì)便捷很多。在授權(quán)激活后，如果