《智能生产线数字化集成与仿真》课件 任务1.1 工业机器人的编程语言

工业机器人的离线仿真技术发展与应用工业机器人的编程语言1工业机器人的编程方式2工业机器人语言的基本功能目录工业机器人编程是指为了使工业机器人完成某项作业而进行程序设计及编制。早期的工业机器人只是具有简单的动作功能，采用固定的程序进行控制，动作适应性较差。任务引入工业机器人的编程方式随着工业机器人技术的发展及对工业机器人功能要求的提高，需要同一台工业机器人通过不同程序完成各种不同工作，并要求程序具有较好的复用性。目前，工业机器人的常用编程方法有两种：(1)示教编程(2)离线编程1工业机器人的编程方式(1)示教编程示教编程是一项成熟的技术，它是目前大多数工业机器人的编程方式。采用这种方法时，程序编制是在工业机器人现场，通过操作示教器示教点位、添加指令进行的，因此也称为现场编程或在线编程。目前大多数工业机器人还是采用示教方式编程。在对工业机器人进行示教时,工业机器人控制系统将示教的工业机器人轨迹和各种操作存入存储器,如果需要,过程还可以重复多次。在某些系统中,还可以用与示教时不同的速度再现。1工业机器人的编程方式(2)离线编程离线编程是指使用专门的离线编程软件脱离实际作业环境，在软件的虚拟环境中进行工业机器人运动轨迹编程的一种方法。与示教编程不同，离线编程不与工业机器人发生关系，在编程过程中工业机器人可以照常工作。离线编程的程序通过离线编程软件的解释或编译产生目标程序代码，最终生成工业机器人的路径规划数据。一些离线编程软件带有仿真功能，可以在构建的虚拟环境下，模拟工业机器人的真实工作环境并仿真动作，示教编程与离线编程的特点比较见下表所示。1表1示教编程与离线编程的特点比较示教编程离线编程需要实际工业机器人系统和工作环境需要工业机器人系统和工作环境的图形模型编程时工业机器人停止正常工作编程时不影响工业机器人工作在实际设备上试验程序通过仿真试验程序编程的质量取决于编程者的经验可用优化方法进行最佳轨迹规划难以实现复杂的工业机器人运行轨迹可实现示教难以实现的复杂运行轨迹编程工业机器人的编程方式1与示教编程相比，离线编程具有如下优点：工业机器人离线编程与仿真技术的优势主要体现在以下几点：①减少工业机器人的停机时间，当对下一个任务进行编程时，工业机器人仍可在生产线上进行工作。②可通过仿真功能预知将要发生的问题，使编程者远离危险的工作环境，保证人员和财产安全。③适用范围广，可对多种工业机器人进行编程，方便实现编程优化。工业机器人的编程方式1④可使用高级计算机编程语言对复杂任务进行编程。⑤能够实现多台工业机器人和辅助外围设备的示教和协调。⑥程序便于及时修改和优化。⑦提高工业机器人工作效率、规划复杂运动轨迹、检查碰撞和干涉，可直观观察编程结果。工业机器人的编程方式1工业机器人编程语言基本功能包括运算、决策、通信、运动、工具及传感器数据处理等，如图所示。许多正在运行的工业机器人系统中﹐只提供工业机器人运动和工具指令及某些简单的传感器数据处理功能。工业机器人语言的基本功能2工业机器人语言的基本功能运算决策通信运动工具传感器数据处理图1工业机器人语言的基本功能(1)运算运算能力是工业机器人控制系统最重要的功能之一。典型的工业机器人系统中，通常装有多个传感器，工业机器人控制系统的运算功能所进行的主要运算便是解析几何运算，包含运动学的正解和逆解、坐标变化及矢量运算等。运算结果将指导工业机器人自行做出决定，确定下一步工具或手部末端到达的位置。工业机器人语言的基本功能2(2)决策工业机器人系统能够根据传感器处获取的输入信息做出决策,而不必执行任何运算。使用传感器数据进行计算得到的结果,是决策下一步动作的基础，这种决策能力使工业机器人控制系统的功能更强。常用的决策形式包括符号(正、负或零)检验、关系(大于,不等于等)检验、布尔(开或关、真或假)检验,逻辑检验(对一个计算字进行位组检验)及集合(一个集合的数、空集等)检验等。工业机器人语言的基本功能2(3)通信操作人员与工业机器人能够通过多种不同方式进行通信，工业机器人向操作人员提供信息的外部设备有信号灯、显示器、扬声器等，操作人员对工业机器人提供信息的外部设备有按钮、开关、键盘等。(4)运动运动功能是工业机器人最基本的功能，其初始设计目的是用它来代替人的繁复劳动，因此工业机器人发展到今天，不管其功能多么复杂，动作控制仍然是其基本功能,也是工业机器人语言系统的基本功能。工业机器人语言的基本功能2(5)工具工具功能包括工具种类及工具号的选择、工具参数的选择及工具的动作(工具的开关、分合)控制。工具的动作一般由某个开关或触发器的动作来实现，如搬运工业机器人吸盘（右图）的开合由气缸上开关的触发与否决定。工业机器人语言的基本功能2图2工业机器人系统中的吸盘工具(6)传感器数据处理工业机器人的感知能力需要通过传感器来实现，传感器数据处理是程序编制过程中十分重要而又复杂的组成部分。当采用触觉、听觉或视觉传感器时,