淺談機器人離線編程軟件在機器人教學中的應用

胡敏

摘要：在市場經濟下，分析了離線編程軟件的分類和特點，并比較了示教編程與離線編程的使用和區別，通過機器人教學，總結離線編程仿真軟件在教學過程中的作用。

關鍵詞：仿真軟件；機器人；教學；

一、前言

目前中國焊接機器人在工廠的大量應用和快速發展需要，焊接機器人的離線編程與仿真技術是應當重視的新技術之一。工廠希望焊接機器人既能保證工作時間，又能適應柔性化生產的需要，這種生產與編程的矛盾越來越大。

在市場經濟作用下，目前機器人仿真軟件分為兩類：一類是通用型離線編程軟件，一類是專用型離線編程軟件。

通用型離線編程軟件是第三方公司開發的，適用于多個品牌機器人，能夠實現仿真、軌跡編程和程序輸出，但兼容性不夠。常用的通用型離線編程軟件有：RobotMaster、Robntnworks、Robotmove、RobotCAD、DELMIA、RobotArt、SprutCAM，RobctSim，川思特，天皇，亞龍，旭上，匯博等等。

專用型離線編程軟件是機器人本廠開發或委托第三方公司開發，其特點是只能適用于其對應型號的機器人，也就是說只支持同品牌的機器人，其優點是該離線編程軟件功能更強大，實用性更強，與機器人本體的兼容性也更好。如：Robot Studio：ABB原廠的離線軟件、RoboGuide：Fanuc原廠的離線軟件、KUKA Sim：KUKA原廠的離線軟件。

二、離線編程軟件作用

機器人應用中，常見的編程方式有示教編程和離線編程。從1959年第一臺機器人誕生起，最初使用的是示教編程。示教編程是通過示教器直接控制機器人移動變換其姿態和位置，記錄下移動軌跡，改變并調節速度和運動方式。利用示教器上的操作手柄或者操作按鍵，我們可以很直觀的看到機器人每個軸或者每個關節的運動姿態，速度。隨著自動化技術的發展，示教編程仍然是我們主要的操作方法，在長期的操作過程中，發現示教編程的精確度不高，且對于復雜的工件，編程的工作量比較大，效率低。為了追求高效和高精度編程方法，離線編程應運而生。運用離線編程軟件，可以遠離操作現場工作環境進行機器人仿真，軌跡編程和焊接軌跡程序的輸出。離線編程的作用可以使得焊接軌跡運行精度更高，從而彌補示教編程的不足。示教編程和離線編程應該根據實際工作情況進行選擇，使兩者在適應的環境中發揮其作用到極致。

在學校機器人教學過程中，由于實習設備數量有限，且工作環境不適合教學，因此，機器人離線編程軟件在教學中的應用有三部曲。

首先，發揮離線編程軟件仿真模擬功能的作用。

其次，通過軌跡編程的方法加深對示教編程的理解，且能夠掌握示教編程中移動機器人時關節變化情況。

最后，通過輸出焊接程序掌握焊接程序。

三、離線編程軟件在機器人教學中的應用

特征建模、對工件和機器人工作單元的標定、自動編程技術等是弧焊機器人離線編程與仿真的核心技術，穩定高效的標定算法和傳感器集成是機器人弧焊離線編程系統實用化的關鍵技術。

以計算機為教學平臺，以Vb編程軟件為工具，通過機器人動畫視頻的播放使學生明確教學目標。學生觀看視頻后結合理論知識的引導，就能領悟機器人編程動作是怎么實現的。機器人焊槍沿著圖形軌跡模擬四條直線焊道，在操作過程中要求學生掌握步驟：

（1）確定base坐標系

（2）生成一條新的Sequence路徑，在Teach頁面，設置Base，Tool的編號及參數，編寫直線語句時要求焊槍尋找的點的位置，并使焊槍沿著工件軌跡運行。

（3）焊槍在運行過程中注意焊槍焊接角度的調整。

（4）設置焊接參數

（5）生成焊接程序

運用任務驅動學生根據教師講解的實習操作步驟結合理論知識，自行在電腦上實現編程。在教學過程中可通過聯網遠程計算機對學生的編程情況進行了解，并作出相對應的指導。利用仿真軟件，學生在實習中可以通過計算機進行仿真模擬，驗證焊接路徑是否正確，焊槍姿態角度是否合理以及檢驗焊接工藝。通過以上方法學生容易理解，機器人編程理解難的問題也就迎刃而解了。

由于焊接機器人實習設備有限，學生3人一組輪流操作，若每組都詳細講解演示，不僅示范時間有限，工作量大，而且教學效果較差，若使用離線編程仿真軟件進行演示操作，并詳細指導在操作中容易出錯的地方，學生一邊記筆記，一邊理清操作思路，為操作做好準備工作。這樣不但節省了學生操作時間，而且通過總結的經驗結合切身體驗，起到事半功倍的效果。

四、結束語

弧焊是機器人焊接的重要領域，也是編程比較困難的場合。在弧焊機器人教學過程中，掌握了離線編程功能及作用，對弧焊機器人操作學習有著重要意義。結合目前中國焊接機器人在制造業的廣泛應用，機器人焊接離線編程與仿真的研究具有深遠意義。