工業(yè)機器人的編程方法是與機器人所采用的控制系統(tǒng)相一致的,因而機器人運行程序的編制也有不同的方法。常用的機器人編程方法有示教編程法和離線編程法。
1.示教編程
目前機器人位姿的示教大致有兩種方式:直接示教和離線示教,而隨著計算機虛擬現(xiàn)實技術(shù)的快速發(fā)展,出現(xiàn)了虛擬示教。
(1)直接示教 就是指我們通常所說的手把手示教,由人直接搬動機器人的手臂對機器人進行示教,如示教盒示教或操作桿示教等。在這種示教中,為了示教方便以及獲取信息的快捷而準確,操作者可以選擇在不同坐標系下示教,例如,可以選擇在關(guān)節(jié)坐標系、直角坐標系以及工具坐標系或用戶坐標系下進行示教。
(2)離線示教 離線示教與直接示教不同,操作者不對實際作業(yè)的機器人直接進行示教,而是脫離實際作業(yè)環(huán)境生成示教數(shù)據(jù),間接地對機器人進行示教。在離線示教法(離線編程)中,通過使用計算機內(nèi)存儲的機器人模型,不要求機器人實際產(chǎn)生運動,便能在示教結(jié)果的基礎(chǔ)上對機器人的運動進行仿真,從而確定示教內(nèi)容是否恰當及機器人是否按人們期望的方式運動。
(3)虛擬示教編程 直接示教面向作業(yè)環(huán)境,相對來說比較簡單直接、適用于批量生產(chǎn)場合,而離線編程則充分利用計算機圖形學的研究成果,建立機器人及其環(huán)境物模型,然后利用計算機可視化編程語言進行作業(yè)離線規(guī)劃、仿真,但是它在作業(yè)描述上不能簡單直接,對使用者來說要求較高。而虛擬示教編程充分利用了上述兩種示教方法的優(yōu)點,也就是借助于虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中的人機交互裝置(例如:數(shù)據(jù)手套、游戲操縱桿、力覺筆桿等)操作計算機屏幕上的虛擬機器人動作,利用應(yīng)用程序界面記錄示教點位姿、動作指令并生成作業(yè)文件,最后下載到機器人控制器后,完成機器人的示教。
2.離線編程
機器人離線編程系統(tǒng),是利用計算機圖形學的成果建立起機器人及其工作環(huán)境模型,通過對圖形的控制和操作,在離線的情況下進行機器人的軌跡規(guī)劃,完成編程任務(wù)。離線編程和仿真系統(tǒng)包括主控模塊、機器人語言處理模塊、運動學及規(guī)劃模塊、機器人及環(huán)境三維構(gòu)型模塊、機器人運動仿真模塊和系統(tǒng)通信等不同模塊組成。該系統(tǒng)的工作過程為:首先用系統(tǒng)提供的機器人語言,根據(jù)作業(yè)任務(wù)對機器人進行編程,所編好的程序經(jīng)過機器人語言處理模塊進行處理,形成系統(tǒng)仿真所需的第一級數(shù)據(jù);然后對編程結(jié)果進行三維圖形動態(tài)仿真,進行碰撞檢測和可行性檢測;最后生成所需的控制代碼,經(jīng)過后置處理將代碼傳到機器人控制柜,使機器人完成所給定的任務(wù)。