一、概括
暂时机器人宽泛运用于焊接、装配、搬运、喷漆及打磨等范畴，职责的繁杂水平不休增进，而用户对产物的原料、效率的寻找越来越高。在这类样子下，机器人的编程方法、编程效率和原料显得越来越重要。低沉编程的难度和办事量，提升编程效率，完结编程的自适应性，从而提升临盆效率，是机器人编程技艺进展的最终寻找。
本文草率机器人编程技艺的进展做一讲解，期盼能给读者带来一些启迪。
二、编程技艺的进展及运用情状
对产业机器人来讲，重要有三类编程办法：在线编程、离线编程以及自决编程三类。在暂时机器人的运用中，手工示教仍旧主导着全面机器人焊接范畴，离线编程恰当于布局化焊接处境，但关于轨迹繁杂的三维焊缝，手工示教不单费时并且也难以知足焊接精度请求，因而在视觉扶引下由谋划机掌握机器人自决示教替代手工示教已成为进展趋向。
1.示教编程技艺
（1）在线示教编程每每由操纵人员经过示教盒掌握机器手东西末尾抵达指定的姿势和地方，纪录机器人位姿数据并编写机器人活动指令，完结机器人在寻常加工中的轨迹筹办、位姿等关节数据音信的收集、纪录。
示教盒示教具备在线示教的上风，操纵简洁直觉。如图1所示，示教盒重要有编程式和遥感式两种。譬喻，采纳机器人对汽车车身施行点焊，首先由操纵人员掌握机器人抵达各个焊点对各个点焊轨迹经过人为示教，在焊接进程中经过示教涌现的方法，涌现示教的焊接轨迹，从而完结车身各个地方各个焊点的焊接。车身机器人点焊进程如图2所示。但在焊接中车身的地方很难保证屡屡都全面同样，故在实习焊接中，每每还需求增进激光传感器等对焊接路途施行纠偏和校订。
图1机器人示教盒
图2汽车车身机器人点焊
（2）激光传感襄理示教在空间摸索、水下动工、核电站修理等极限处境下，操纵者不能身临现场，焊接职责的完结必需借助于遥控方法。处境的光照前提差，视觉音信不能全面地反响现场的情状，采纳平面视觉做为视觉反响伎俩，示教周期长。激光视觉传感也许猎取焊缝表面音信，反响给机器人掌握器时刻调换焊枪位姿跟踪焊缝。哈尔滨产业大学高洪明等提议了用于遥控焊接的激光视觉传感襄理遥控示教技艺，战胜了基于平面视觉显示遥控示教的毛病。经过激光视觉传感讨取焊缝特性点做为示教点，提升了判别精度，完结了对平面弧线焊缝和繁杂空间焊缝的遥控示教（见图3）。
图3基于激光襄理示教的遥控操纵系统
（3）力觉传感襄理示教由于视觉过错，平面视觉示教精度低，激光视觉传感也许猎取焊缝表面音信，反响给机器人掌握器时刻调换焊枪位姿跟踪焊缝。但也无奈适应全数遥控焊接处境，如工件表面状况对激光襄理示教有必然影响，不规定焊缝特性点讨取痛苦，为此哈尔滨产业大学高洪明等提议了“遥控焊接力觉遥示教技艺”，采纳力传感器对焊缝施行辨识，系统布局简洁，成本低，反响活络度高，力觉传感与焊缝直接来往，示教精度高。经过力觉遥示教焊缝辨识模子和自适应掌握模子，完结遥示教个别自适应掌握，经过同享技艺和视觉临场感完结人对遥控焊接遥示教宏观全部监控。
（4）专用功具襄理示教为了使得机器人在三维空间示教进程更直觉，一些襄理示教东西被引入在线示教进程，襄理示教东西囊括地方衡量单位和姿势衡量单位，别离来衡量空间地方和姿势。由两个手臂和一个手腕构成，有6个解放度，经过光电编码器来纪录每个关键的角度。操纵时，由操纵人员手持该设立的手腕，对加工路途施行示教，纪录下路途上每个点的地方和姿势，再经过坐标更改为机器人的加工路途值，完结示教编程，操纵简洁，精度高，不需求操纵者实习操纵机器人，这对不少非专科的操纵人员来讲是特别便利的。
借助激光等装配施行襄理示教，提升了机器人行使的柔性和机动性，低沉了操纵的难度，提升了机器人加工的精度和效率，这在不少场所是特别有用的。
2.离线编程技艺
与在线编程比拟，离线编程具犹如下益处：①缩小停机的时光，当对下一个职责施行编程时，机器人可仍在临盆线上办事。②使编程者分离危险的办事处境，改革了编程处境。③行使规模广，也许对百般机器人施行编程，并能便利地完结优化编程。④便于和CAD/CAM系统贯串，做到CAD/CAM/ROBOTICS一体化。⑤可行使高等谋划机编程说话对繁杂职责施行编程。⑥便于修正机器人程序。
（1）编程关键关节机器人离线编程是欺诈谋划机图形学的成就，经过对办事单位施行三维建模，在仿真处境中成立与事实办事处境对应的场景，采纳筹办算法对图形施行掌握和操纵，在不行使实习机器人的情状下施行轨迹筹办，从而造成机器人程序。此中关键关节如图4所示。图5为采纳FANUC公司的Roboguide软件施行离线编程的一个实例。产物为群众汽车模具的一部份，需求对其表面施行激光熔覆，由于表面较为繁杂，采纳人为示教方法断定路途几无或者，故采纳离线编程软件施行处分。首先成立模具的CAD模子，以及机器人和模具之间的几许地方关连，而后按照特定的工艺施行轨迹筹办和离线编程仿真，确认无误后下载到机器人掌握中实行，实习解释取患了较好的成效。
图4离线编程中的关键关节
图5基于Roboguide的离线编程和仿真
（2）贸易离线编程软件普遍囊括:几许建模成效、根基模子库、活动学建模成效、办事单位布局成效、路途筹办成效、主动编程成效、多机调解编程与仿真成效。如今墟市上罕用的离线编程软件有：加拿大RobotSimualtion公司所开辟的Workspace离线编程软件；以色列Tecnomatix公司所开辟开的ROBCAD离线编程软件；美国DenebRobotics公司所开辟的IGRIP离线编程软件；ABB机器人公司开辟基于Windows操纵系统的RobotStudio离线编程软件。
其余日本安川公司开辟了MotoSim离线编程软件，FANUC公司开辟了Roboguide离线编程软件，可对系统布局施行模仿，确认TCP的可达性，是不是干与，也可施行离线编程仿真，而后将离线编程的程序仿真实认后下载到机器人中实行。
（3）现有离线编程软件与暂时需求的差异由于离线编程不占用机器人在线时光，提升了设立欺诈率，同时离线编程技艺自身是CAD/CAM一体化的构成部份，也许直接欺诈CAD数据库的音信，大大缩小了编程时光，这关于繁杂职责是特别有效的。
但由于如今贸易化的离线编程软件成本较高，行使繁杂，是以关于中袖珍机器人企业用户而言，软件的性价比不高。
别的，如今墟市上的离线编程软件还没有一款也许全面笼罩离线编程的全数过程，而是几个关节自力存在。关于繁杂布局的弧焊，离线编程关节中的路途标签成立、轨迹筹办、工艺筹办是特别繁杂耗时的。占稀有百条焊缝的车身要成立路途标签，为了保证地方精度和符合的姿势，操纵人员或者要耗费数周的时光。虽然像碰撞探测、布局筹办和耗时统计等成效已包罗在路途筹办和工艺筹办中，但到如今为止，还没有离线编程软件也许供应真实意义上的轨迹筹办，而工艺筹办则依赖于编程人员的工艺学问和阅历。
3.自决编程技艺
跟着技艺的进展，百般跟踪衡量传感技艺日趋老练，人们起头钻研以焊缝的衡量音信为反响，由谋划机掌握焊接机器人施行焊接路途的自决示教技艺。
（1）基于激光布局光的自决编程基于布局光的路途自决筹办其道理是将布局光传感器装配在机器人的末尾，造成“眼在手上”的办事方法，如图6所示，欺诈焊缝跟踪技艺逐点衡量焊缝的重心坐标，成立起焊缝轨迹数据库，在焊接时做为焊枪的路途。
图6基于布局光的路途自决编程
韩国PyunghyunKim将线布局光视觉传感器装配在6解放度焊接机器人末尾，对布局化处境下的解放表面焊缝施行了自决示教。在焊缝上成立了一个随焊缝轨迹挪动的坐标来表白焊缝的地方和方位，并与毗邻类别（搭接、对接、V形）贯串造成机器人焊接路途，此中还采纳了3次样条函数对空间焊缝轨迹施行拟合，防止了旧例的直线毗邻造成的过错，如图7所示。
图7传感器扫描焊缝为猎取焊接路途
（2）基于双目视觉的自决编程基于视觉反响的自决示教是完结机器人路途自决筹办的关键技艺，其重要道理是：在必然前提下，由主控谋划机经过视觉传感器沿焊缝主动跟踪、收集并判别焊缝图象，谋划出焊缝的空间轨迹和方位（登基姿），并按优化焊接请求主动生成机器人焊枪(Torch)的位姿参数。
（3）多传感器音信合并自决编程有钻研人员采纳力掌握器，视觉传感器以及位移传感器造成一个高精度主动路途生成系统。系统摆设如图8所示，该系统集成了位移、力、视觉掌握，引入视觉伺服，也许按照传感器反响音信来实行行为。该系统中机器人也许按照标志笔所绘制的线主动生成机器人路途，位移掌握器用来维持机器人TCP点的位姿，视觉传感器用来使得机器人主动伴随弧线，力传感器用来维持TCP点与工件表面间隔恒定。
图8基于视觉、力和地方传感器的路途主动生成系统
4.基于坚固事实的编程技艺
坚固事实技艺源于虚构事实技艺，是一种时刻地谋划摄像机影象的地方及角度并加之响应图象的技艺，这类技艺的目的是在屏幕上把虚构天下套在事实天下并互动，坚固事实技艺使得谋划机造成的三维物体合并到事实场景中，强化了用户同事实天下的交互。将坚固事实技艺用于机器人编程具备革新性意义。
坚固事实技艺合并了可靠的事实处境和虚构的空间音信，它在事实处境中表现了动画仿果然上风并供应了事实处境与虚构空间音信的交互通道。譬喻一台虚构的飞机洗刷机器人模子被运用于按比例缩小的飞机模子。掌握虚构的机器人针对飞机模子顺着必然的轨迹活动，从而生成机器人程序，以后对事实机器人施行标定和编程。
基于坚固事实的机器人编程技艺（RPAR）也许在虚构处境中没有可靠工件模子的情状下施行机器人离线编程。由于也许将虚构机器人增加到事实处境中，是以当需求原位挨近的时分该技艺是一种特别有效的伎俩，如许也许防止在标定事实处境和虚构处境中或者遇到的技艺痛苦。坚固事实编程的架构如图9所示，由虚构处境、操纵空间、职责筹办以及路途筹办的虚构机器人仿真和事实机器人考证等关节构成。
图9基于坚固事实的机器人编程架构
基于坚固事实的机器人编程技艺也许表现离线编程技艺的内涵上风，好比缩小机器人的停机时光，平安性性好，操纵便当等。由于基于坚固事实的机器人编程技艺采纳的计谋是路途免碰撞、挨近水平可缩放，是以该技艺也许用于大型机器人的编程，而在线编程技艺则难以做到。
三、编程技艺的进展趋向
跟着视觉技艺、传感技艺，智能掌握，网络和音信技艺以及大数据等技艺的进展，来日的机器人编程技艺将会产生底子的改革，重要呈如今如下几个方面：①编程将会变得简洁、倏地、可视、模仿和仿真立等看来。②基于视觉、传感，音信和大数据技艺，感知、辨识、重构处境和工件等的CAD模子，主动猎取加工路途的几许音信。③基于互联网技艺完结编程的网络化、长途化、可视化。④基于坚固事实技艺完结离线编程和可靠场景的互动。⑤按照离线编程技艺和现场猎取的几许音信自决筹办加工路途、焊接参数并施行仿真实认。
总之，在不远的来日，保守的在线示教编程将只在很少的场所获得运用，好比空间摸索、水下、核电等，而离线编程技艺将会获得进一步进展，并与CAD/CAM、视觉技艺、传感技艺，互联网、大数据、坚固事实等技艺深度合并，主动感知、辨识和重构工件和加工路途等，完结路途的自决筹办，主动纠偏和自适应处境。
四、结语
（1）在线编程方法简洁易学，恰当运用于繁杂度低、工件几许形态简洁的场所；离线编程方法恰当加工职责繁杂的场所，好比繁杂的空间弧线、曲面等；而自决编程或襄理示教则大大提升了机器人的适应性，代表了编程技艺的进展趋向。
（2）在来日，离线编程技艺将会获得进一步进展，并与CAD/CAM、视觉技艺、传感技艺，互联网、大数据、坚固事实等技艺深度合并，主动感知、辨识和重构工件和加工路途等，完结路途的自决筹办，主动纠偏和自适应处境。
做家简介：做家简介：张轲，朱晓鹏，上海交通大学；谢妤，沪东中华造船（团体）有限公司。
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