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ABB工业机器人编程应用研究

摘要：随着消费品个性化需求的提高，产品的迭代速率越来越快，产品趋于有个性化引

起的中小批量生成，传统的离线编程及仿真技术越来越不能更好适应这一发展趋势。因此设

计一种工业机器人易编程系统。采用模块化主程序采用调用指令ProcCall对例行程序进行

调用，对工业机器人编程的ABB工业机器人编程应用有一定的指导作用。

关键词：ABB；工业机器人；编程

为了提升制造业水平，加快企业转型升级，大量的机器人正被广泛地应用于各种生产制

造当中。然而，机器人目前主要还是采用人工示教编程的方式，完成一些较低端的工作。当

面对复杂的加工任务时，机器人的编程能力就显得尤为不足，并在很大程度上制约着机器人

性能的发挥。显然手工示教法难以满足高精度的生产需求。自动化的现代生产系统要求与之

匹配的智能化的编程方式，离线编程能够弥补手工示教的劣势，可以更好地利用机器人的性

能优势来完成更高精度的作业。工业机器人仿真系统是指在工业机器人领域上的，通过计算

机仿真技术对特定应用场合进行工业机器人系统建模、编程以及进行可行性分析，最终确定

系统方案的软件平台。离线编程是指通过仿真系统对工业机器人系统方案的可行性进行验

证，并借助仿真环境完成预编程。工业机器人系统通常造价很高，借助离线编程，能够降低

工业机器人系统的调试时间，提高系统的生产有效时间。

一、系统设计

面对现实需求，开发了一套以平面加工任务为目标的工业机器人易编程软件系统是非常

必要的。在该方案中，研究与开发的主要任务集中在工业机器人易编程软件的实现上，对机

器人系统和视觉定位系统进行集成开发，以满足系统需要。

1、系统需求。根据易编程系统实现方案，结合系统需求，确定系统具有以下功能:设

计文件中包括了工件模型和使用DXF文件描述的加工任务轨迹，并且工件模型和机器人加

工的工件是相对应的。通过摄像头获取工件图像，经视觉处理、计算机图形识别，获取定位

数据，完成工件坐标系的标定，使仿真环境中加工对象与实际中加工对象相吻合。从机器人

控制器中获取工业机器人的关键参数，使软件中的机器人模型与实际的机器人参数相对应。

构建一个只需要输入设计文件就能驱动机器人完成特定加工任务的工业机器人易编程系统。

软件项目可以保存，存储构建的模型和任务，各对象相关数据。能够通过系统加载项目文件

可自动重建项目环境。

2、模块划分。工业机器人易编程系统软件有四个部分构成，根据具体实现，将软件划

分为提供基本函数库的工具包、实现具体功能的应用程序模块、接收数据输入或扩展功能的

应用程序接口，以及由四个部分以及辅助工具构成的应用层:建模，用户通过交互操作将使

用CAD软件绘制的设计文件加载到易编程软件中，构建起工业机器人应用环境的组织结构

和三维模型;任务，易编程软件从机器人控制器中获取工业机器人的工具坐标系参数和关节

标定参数，从视觉处理计算机获取定位数据用于标定工件的坐标系，将以上数据输入任务，

并结合模型和加工任务创建针对平面加工任务构建的“任务”对象;仿真，执行“任务”对

象中定义的加工任务，驱动仿真环境中的三维模型运动，在三维仿真环境中将加工过程呈现

出来，以验证工业机器人运动轨迹是否达到实际加工的需求，并存储仿真过程的中运动控制

数据;后置处理阶段，将根据具体的机器人控制器型号和机器人程序的标准，将仿真获得的

运动控制数据转换为机器人程序文件，以驱动机器人完成加工任务。

应用程序模块主要划分为:项目管理模块、模型管理模块、数据管理模块、任务管理模

块、运动参数管理模块、运动仿真管理模块、后置处理模块以及易编程过程管理模块。项目

管理主要负责工业机器人易编程软件数据在内存与文件存储之间交换。模型管理主要完成模

型的构建过程，包括模型的三维组织、布局和相应的运动算法。数据模块是易编程软件数据

在内存中的载体，是数据集中管理的模块。任务管理模块主要负责加工任务的组织和描述。

运动参数管理主要负责将通过接口获取的数据更新到模型中。通过运动仿真来完成工业机器

人的仿真过程，驱动各模型按照加工任务运动，验证编程的正确性。后置处理是将编程结果

按照具体机器人的语言规范转换成机器人程序。易编程过程是指带视觉定位的自动化的编程

过程的实现。

3、系统标定与定位。在工业机器人编程过程中，工业机器人和被加工对象的相对位姿

关系，工业机器人DH参数的标定数据，以及工业机器人末端工具的工具坐标系标定数据都

需要通过硬件设备获得。工业机器人官方都会提供工业机器