工业机器人离线编程-教案

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通用六轴工业机器人创建与离线编程

作者：朱国云

来源：《新教育时代·学生版》2018年第19期

摘 要：机器人运动学包括正向运动学和逆向运动学，正向运动学即给定机器人各关节变量，计算机器人末端的位置姿态； 逆向运动学即已知机器人末端的位置姿态，计算机器人对应位置的全部关节变量，本文基于EASY-ROB离线编程软件详细介绍了通用六轴机器人的搭建方法，从运动学模型到CAD模型两个方面帮助机器人学习者快速了解六轴工业机器人结构和原理。

关键词：机器人运动学 运动学正解 运动学逆解 离线编程

引言

随着机器人应用领域越来越广，传统的示教编程这种编程手段有些场合变得效率非常低下，最大的缺点是需要占用机器人工作时间，因此离线编程应运而生，并且应用越来越普及。离线编程是通过软件，在电脑里重建整个工作场景的三维虚拟环境，然后软件可以根据要工加零件的大小、形状、材料，同时配合软件操作者的一些操作，自动生成机器人的运动轨迹，即控制指令，然后在软件中仿真与调整轨迹，最后生成机器人程序传输给机器人。离线编程的使用减少机器人停机的时间，使编程者远离危险的工作环境，改善了编程环境； 第三方通用离线编程软件可以对各种机器人进行编程，如RobotArt、RobotMaster、RobotWorks、EASY-ROB都可以支持多种品牌工业机器人离线编程操作，EASY-ROB软件还提供了用户创建1-12轴机器人平台，本文是基于该平台从运动学正解和逆解两方面详细示范介绍了六轴通用工业机器人的搭建方法，并可利用自己拱建的机器人去创建应用工作单元。

一、机器人模型概述

1.机器人运动学模型

根据实际需要设定机器人的自由度，提前规划好机器人六个轴的关节运动范围、关节运动旋转方向、关节运动速度、加速度数等参数；规划好机器人基座中心点到第一轴的位置偏移，第一轴到第二轴的位置偏移，依此类推直到第六轴到TCP的位置偏移。

第９期　２０１７年５月　无线互联科技　Ｗｉｒｅｌｅｓ　ｓ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ＴｅＣｈｎｏ１Ｏ　ＮＯ．９　

工业机器人离线编程技术发展研究　

高慧，邓世凯　

（湖南财经工业职业技术学院，湖南衡阳４２１００２）　

摘　要：工业机器人系统的编程系统决定了机器人工作站的工作质量。在编程技术中，离线编程技术是高效、关键的编程方　法。文章简要介绍了离线编程系统的主要组成部分，说明工业机器人离线编程技术在生产加工领域应用广泛，也是机器人　

开发和应用的重要研究方向。　关键词：离线编程；图形仿真；二次开发　

工业机器人在作业的时候如弧焊、切割、涂胶、打磨等，　

这些作业是通过连续轨迹来进行操作控制的。正确完成这　

些作业就需要机器人能够按照控制程序运动。工业机器人　

的控制程序需要通过以下方法去获得指令：（１）在线编程；　（２）离线编程。在线编程属于比较快捷的，缺点是编程精度　

比较低，需要在工作现场，这样无形之中占用了机器人的不　

少工作时间。离线编程不对实际作业的机器人进行直接的控　制，机器人是在我们设置好的虚拟环境下作业，生成示教数　

据是通过计算机内的ＣＡＤ模型编辑的，属于间接地对作业　

的机器人进行示教。示教结果可以通过运动仿真，从而确定　

机器人是否按人们期望的方式运动。如果需要精度高的轨　迹作业，离线编程是最优的机器人离线编程的方法，这种机　

器人的编程更加优化、对编程结果的观察更加直观、干涉与　

碰撞检验、运动轨迹的规划更加复杂、工作效率更高，所以　

已经吸ｇｉｎ更多人的注意，并已经成为现在机器人学术研究　中十分活跃的一个研究方向。所以为了更好地提升机器人作　

业的水平，应加强对离线编程技术的应用与研究工作。　

１　离线编程概述　

机器人的离线编程系统就是对于计算机图形学成果的　利用，从而创建出机器人以及机器人所工作环境下的几何模　

型，并对规划算法加以利用，再对图形进行操作与控制，在　

离线的时候对其轨迹进行规划。编程完成后再对其进行三　

工业机器人离线编程课程标准

Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】

《工业机器人离线编程》课程标准

本课程旨在提高学生在机器人方面的综合素质，着重使学生掌握从事机器人加工类企业中机器人工作所必备的知识和基本技能，初步形成处理实际问题的能力。培养其分析问题和解决问题的学习能力，具备继续学习专业技术的能力；在本课程的学习中渗透思想道德和职业素养等方面的教育，使学生形成认真负责的工作态度和严谨的工作作风，为后续课程学习和职业生涯的发展奠定基础。

一、课程分析

（一）教学计划的制定和教学内容的选取

根据培养应用技能型人才总目标，制订本专业教学计划，课程的教材配套，教学、实验、实训、课程设计大纲和指导书等教学文件齐全，近几年来引入了现代教学技术手段，已初步建设、形成了具有特色的全套课堂教学和实验教学课件。

根据该课程的基本教学要求和特点，结合学时的安排，从教材的整体内容出发，有侧重地进行取舍，筛选出学生必须掌握的基本教学内容，较好地解决了教学中质量与数量的矛盾。

通过本课程的学习，使学生了解工业机器人工程应用虚拟仿真的基础知识、机器人虚拟仿真的基本工作原理；掌握机器人工作站构建、RobotStudio中的建模功能、机器人离线轨迹编程、Smart组件的应用、课程名称 工业机器人离线编程 课程编码 2C

适用专业 工业机器人技术 学时/学分 64/3

课程标准编 审定人

带轨道或变位机的机器人系统创建于应用，以及RobotStudio的在线功能，具备使用RobotStudio仿真软件的能力和针对不同的机器人应用设计机器人方案的能力，为进一步学习其它机器人课程打下良好基础。

（二）教学方法分析

1、本课程适宜采用理论、实践一体化的教学方法。坚持理论联系实际，突出实际上机训练，切实保证技能训练教学的时间和质量。

工业离线编程与仿真(FANUC)课程教案

第一章：工业概述

1.1 工业的定义与发展历程

1.2 工业的分类与应用领域

1.3 工业的主要组成部分及功能

1.4 工业的发展趋势与前景

第二章：FANUC介绍

2.1 FANUC公司的背景与发展历程

2.2 FANUC的特点与优势

2.3 FANUC的系列产品及性能参数

2.4 FANUC的应用领域与行业解决方案

第三章：工业离线编程基础

3.1 离线编程的定义与意义

3.2 离线编程的方法与流程

3.3 离线编程软件的选择与使用

3.4 离线编程中的关键技术及注意事项

第四章：FANUC离线编程实践

4.1 FANUC离线编程环境搭建

4.2 FANUC离线编程软件操作界面及功能介绍

4.3 离线编程实例：简单搬运任务

4.4 离线编程实例：复杂装配任务

第五章：工业仿真技术 5.1 仿真技术的定义与作用

5.2 仿真软件的选择与使用

5.3 仿真过程中的关键技术及注意事项

5.4 仿真实例：碰撞检测与优化路径规划

第六章：离线编程在焊接应用中的实践

6.1 焊接工艺及焊接的应用

6.2 焊接任务离线编程的准备与步骤

6.3 FANUC焊接离线编程案例分析

6.4 焊接过程中常见问题的离线编程解决方案

第七章：离线编程在搬运应用中的实践

7.1 搬运的应用场景与挑战

7.2 搬运任务离线编程的准备与步骤

7.3 FANUC搬运离线编程案例分析

7.4 提高搬运效率的离线编程策略

第八章：离线编程在装配应用中的实践

8.1 装配的应用与挑战

8.2 装配任务离线编程的准备与步骤

8.3 FANUC装配离线编程案例分析

8.4 装配过程中常见问题的离线编程解决方案

第九章：离线编程在包装应用中的实践

9.1 包装的应用场景与挑战

9.2 包装任务离线编程的准备与步骤 9.3 FANUC包装离线编程案例分析

9.4 提高包装效率的离线编程策略

第十章：工业的故障诊断与维护