工业机器人技术第6章　工业机器人编程.ppt

 　6.1　编程方式介绍　　1. 顺序控制的编程　　在顺序控制的机器人中，所有的控制都是由机械或电气的顺序控制器实现的。按照我们的定义，这里没有程序设计的要求。顺序控制的灵活性小，这是因为所有的工作过程都已编好，每个过程或由机械挡块或由其他确定的办法所控制。大量的自动机都是在顺序控制下操作的。这种方法的主要优点是成本低，易于控制和操作。 　　2. 示教方式编程(手把手示教)　　目前大多数机器人还是采用示教方式编程。示教方式是一项成熟的技术，易于被熟悉工作任务的人员所掌握，而且用简单的设备和控制装置即可进行。示教过程进行得很快，示教过后，即可马上应用。在对机器人进行示教时，将机器人的轨迹和各种操作存入其控制系统的存储器，如果需要，过程还可以多次重复。在某些系统中，还可以用与示教时不同的速度再现。　　如果能够从一个运输装置获得使机器人的操作与搬运装置同步的信号，就可以用示教的方法来解决机器人与搬运装置配合的问题。 　　示教方式编程也有一些缺点：　　(1) 只能在人所能达到的速度下工作；　　(2) 难以与传感器的信息相配合；　　(3) 不能用于某些危险的情况；　　(4) 在操作大型机器人时，这种方法不实用；　　(5) 难获得高速度和直线运动；　　(6) 难以与其他操作同步。　　使用示教盒可以克服其中的部分缺点。 　　3. 示教盒示教　　利用装在控制盒上的按钮可以驱动机器人按需要的顺序进行操作。在示教盒中，每一个关节都有一对按钮，分别控制该关节在两个方向上的运动；有时还提供附加的最大允许速度控制。虽然为了获得最高的运行效率，人们一直希望机器人能实现多关节合成运动，但在示教盒示教的方式下，却难以同时移动多个关节。电视游戏机上的游戏杆通过移动控制盒中的编码器或电位器来控制各关节的速度和方向，但难以实现精确控制。不过，现在已经有了能实现多关节合成运动的示教机器人。　　示教盒一般用于对大型机器人或危险作业条件下的机器人示教。但这种方法的缺点是难以获得高的控制精度，也难以与其他设备同步，且不易与传感器信息相配合。 　　4. 脱机编程或预编程　　脱机编程和预编程的含意相同，是指用机器人程序语言预先进行程序设计，而不是用示教的方法编程。脱机编程有以下几个方面的优点：　　(1) 编程时可以不使用机器人，以腾出机器人去做其他工作;　　(2) 可预先优化操作方案和运行周期;　　(3) 以前完成的过程或子程序可结合到待编的程序中去;　　(4) 可用传感器探测外部信息，从而使机器人作出相应的响应。这种响应使机器人可以工作在自适应的方式下;　　(5) 控制功能中可以包含现有的计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)的信息； 　　(6) 可以预先运行程序来模拟实际运动，从而不会出现危险。利用图形仿真技术，可以在屏幕上模拟机器人运动来辅助编程：　　(7) 对不同的工作目的，只需替换一部分待定的程序。　　但是，在脱机编程中，所需的补偿机器人系统误差、坐标数据很难得到，因此在机器人投入实际使用前，需要再做调整。　　在非自适应系统中，没有外界环境的反馈，仅有的输入是各关节传感器的测量值，因此可以使用简单的程序设计手段。 　　 6.2　机器人编程语言的基本要求和类别　　机器人编程语言是一种程序描述语言，它能十分简洁地描述工作环境和机器人的动作，能把复杂的操作内容通过尽可能简单的程序来实现。机器人编程语言也和一般的程序语言一样，应当具有结构简明、概念统一、容易扩展等特点。从实际应用的角度来看，很多情况下都是操作者实时地操纵机器人工作，因此，机器人编程语言不仅应当简单易学，并且应有良好的对话性。高水平的机器人编程语言还能够作出并应用目标物体和环境的几何模型。在工作进行过程中，几何模型是不断变化的，因此性能优越的机器人语言会极大地减少编程的困难。 　　从描述操作命令的角度来看，机器人编程语言的水平可以分为：动作级、对象级和任务级。　　(1) 动作级语言。动作级语言以机器人末端操作器的动作为中心来描述各种操作，要在程序中说明每个动作。这是一种最基本的描述方式。　　(2) 对象级语言。对象级语言允许较粗略地描述操作对象的动作、操作对象之间的关系等。使用这种语言时，必须明确地描述操作对象之间的关系和机器人与操作对象之间的关系。它特别适用于组装作业。　　(3) 任务级语言。任务级语言则只要直接指定操作内容就可以了，为此，机器人必须一边思考一边工作。这是一种水平很高的机器人程序语言。 　　现在还有人在开发一种系统，它能按某种原则给出最初的环境状态和最终的工作状态，然后让机器人自动进行推理、计算，最后自动生成机器人的动作。这种系统现在仍处于基础研究阶段，还没有形成机器人语言。本章主要介绍动作级和对象级语言。　　到