一種工業(yè)機(jī)器人離線編程應(yīng)用設(shè)計(jì)

喬建平

（烏蘭察布技師學(xué)院，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000）

隨著現(xiàn)代智能制造業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在各行各業(yè)應(yīng)用越來越普遍。然而，傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人示教編程方法在一些復(fù)雜的打磨、噴涂、碼垛場合，校點(diǎn)精度和工作效率會(huì)變的非常低下，耗時(shí)較長。利用計(jì)算機(jī)離線編程軟件可以完美的解決上述問題，軟件簡單易用，對初學(xué)者編程水平要求較低，有效減少程序開發(fā)周期。

本設(shè)計(jì)在ER-RobotStudio離線編程軟件中導(dǎo)入工業(yè)機(jī)器人和各部件的模型，設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，完成外部零件位置標(biāo)定，再與工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)圖形的繪制。該方法也可用于其他圖形軌跡編輯場合，提升作業(yè)效率，降低程序開發(fā)強(qiáng)度。

本次設(shè)計(jì)流程圖如圖1 所示。

圖1 設(shè)計(jì)流程圖

1 仿真工作站搭建和參數(shù)設(shè)置

仿真工作站主要由工業(yè)機(jī)器人模型、繪圖擺放臺(tái)模型、繪圖筆工具三部分組成。ER-RobotStudio 離線編程軟件工業(yè)機(jī)器人模型庫功能強(qiáng)大，各種品牌機(jī)器人型號齊全。本設(shè)計(jì)機(jī)器人選型為ER-3A，擺放臺(tái)和畫筆模型為軟件自帶，直接在軟件中導(dǎo)入即可。各模型導(dǎo)入完成后，要調(diào)整工業(yè)機(jī)器人和擺放臺(tái)的位置參數(shù)，要與實(shí)際位置大體一致，不然后續(xù)仿真圖形軌跡時(shí)會(huì)出現(xiàn)機(jī)器人行走某一點(diǎn)不可達(dá)錯(cuò)誤或者機(jī)器人軸限位報(bào)警，無法完成繪圖工作。

1.1 圖形軌跡點(diǎn)位編輯

擺放臺(tái)模型導(dǎo)入后，要在擺放臺(tái)模型上添加圖形軌跡平面并設(shè)置平面位置參數(shù)。一般讓平面繞Z軸旋轉(zhuǎn)180°即可。接下來勾選創(chuàng)建軌跡點(diǎn)選項(xiàng)，導(dǎo)入目標(biāo)圖形DXF 文件。本例目標(biāo)圖形軌跡點(diǎn)一共59個(gè)點(diǎn)位，檢查點(diǎn)位數(shù)目并在軌跡編輯頁面中將其全部反向，反向操作正確后軌跡點(diǎn)會(huì)出現(xiàn)白色向上的箭頭，如沒有出現(xiàn)，檢查之前操作步驟是否正確。

1.2 畫筆模型TCP 點(diǎn)標(biāo)定

在軟件模型庫中導(dǎo)入畫筆模型，在靠近筆尖任意一點(diǎn)添加TCP 點(diǎn)。TCP 參數(shù)共有六項(xiàng)，分別為x，y，z，A，B，C 值。因?yàn)閷?shí)際畫筆工具長度為168mm,故對應(yīng)參數(shù)設(shè)置為0，0，168，0，0，0。設(shè)置完畢后，點(diǎn)擊設(shè)置TCP 點(diǎn)按鈕，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)TCP 點(diǎn)已經(jīng)自動(dòng)移到畫筆筆尖位置。

1.3 軌跡點(diǎn)試運(yùn)行

上述操作完成后，將畫筆模型加載到機(jī)器人六軸末端，調(diào)整機(jī)器人五軸為-90°，點(diǎn)擊軟件機(jī)器人運(yùn)行按鈕。此時(shí)機(jī)器人已經(jīng)可以在擺放臺(tái)軌跡面上依次行走全部點(diǎn)位，機(jī)器人如有停頓、異常走位、軸報(bào)警等，檢查前面操作是否正確。

1.4 外部零件位置標(biāo)定

外部零件位置采用三點(diǎn)法進(jìn)行標(biāo)定。一般將擺放臺(tái)靠近機(jī)器人端左側(cè)定為home 點(diǎn)，其他相鄰x 和xy 兩點(diǎn)則自己擬定。在軟件中，將機(jī)器人依次走到三點(diǎn)，分別標(biāo)定坐標(biāo)。再將機(jī)器人帶畫筆工具實(shí)際走到同樣位置，切換直角坐標(biāo)系，查看示教器中當(dāng)前位置數(shù)值，逐個(gè)填入軟件外部零件標(biāo)定頁面右側(cè)對應(yīng)數(shù)值框中。填寫完成后點(diǎn)擊外部零件標(biāo)定按鈕，完成標(biāo)定工作。

2 繪圖程序?qū)С龊拖螺d

標(biāo)定完成后，點(diǎn)擊輸出機(jī)器人程序按鈕，彈出的頁面選擇默認(rèn)參數(shù)，將繪圖程序?qū)С霾⑾螺d到機(jī)器人中。

3 機(jī)器人試運(yùn)行

程序下載完畢后，就可以讓機(jī)器人繪制目標(biāo)圖形了。第一次運(yùn)行強(qiáng)烈建議要將機(jī)器人速度調(diào)到30%以下，速度太快出現(xiàn)意外情況來不及采取補(bǔ)救措施。第一次運(yùn)行完全正常后，可以逐步加快速度。如果出現(xiàn)繪制圖形畫不全或者只能畫一半的情況，檢查繪圖板是否水平，必要時(shí)用水平儀器進(jìn)行矯正。最終目標(biāo)圖形繪制成果如圖2 所示。

圖2 目標(biāo)圖形繪制成果

4 結(jié)語

綜上所述，與機(jī)器人在線示教編程相比，離線編程具有高精度、高效率、高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在一些復(fù)雜應(yīng)用場合更值得大面積推廣。當(dāng)然，機(jī)器人在線示教編程操作方法也并非一無是處。在一些校點(diǎn)點(diǎn)位數(shù)目較少，精度要求較低的場景，在線示教編程仍然是首選。