浅谈机器人离线编程软件在机器人教学中的应用

胡敏

摘要：在市场经济下，分析了离线编程软件的分类和特点，并比较了示教编程与离线编程的使用和区别，通过机器人教学，总结离线编程仿真软件在教学过程中的作用。

关键词：仿真软件；机器人；教学；

一、前言

目前中国焊接机器人在工厂的大量应用和快速发展需要，焊接机器人的离线编程与仿真技术是应当重视的新技术之一。工厂希望焊接机器人既能保证工作时间，又能适应柔性化生产的需要，这种生产与编程的矛盾越来越大。

在市场经济作用下，目前机器人仿真软件分为两类：一类是通用型离线编程软件，一类是专用型离线编程软件。

通用型离线编程软件是第三方公司开发的，适用于多个品牌机器人，能够实现仿真、轨迹编程和程序输出，但兼容性不够。常用的通用型离线编程软件有：RobotMaster、Robntnworks、Robotmove、RobotCAD、DELMIA、RobotArt、SprutCAM，RobctSim，川思特，天皇，亚龙，旭上，汇博等等。

专用型离线编程软件是机器人本厂开发或委托第三方公司开发，其特点是只能适用于其对应型号的机器人，也就是说只支持同品牌的机器人，其优点是该离线编程软件功能更强大，实用性更强，与机器人本体的兼容性也更好。如：Robot Studio：ABB原厂的离线软件、RoboGuide：Fanuc原厂的离线软件、KUKA Sim：KUKA原厂的离线软件。

二、离线编程软件作用

机器人应用中，常见的编程方式有示教编程和离线编程。从1959年第一台机器人诞生起，最初使用的是示教编程。示教编程是通过示教器直接控制机器人移动变换其姿态和位置，记录下移动轨迹，改变并调节速度和运动方式。利用示教器上的操作手柄或者操作按键，我们可以很直观的看到机器人每个轴或者每个关节的运动姿态，速度。随着自动化技术的发展，示教编程仍然是我们主要的操作方法，在长期的操作过程中，发现示教编程的精确度不高，且对于复杂的工件，编程的工作量比较大，效率低。为了追求高效和高精度编程方法，离线编程应运而生。运用离线编程软件，可以远离操作现场工作环境进行机器人仿真，轨迹编程和焊接轨迹程序的输出。离线编程的作用可以使得焊接轨迹运行精度更高，从而弥补示教编程的不足。示教编程和离线编程应该根据实际工作情况进行选择，使两者在适应的环境中发挥其作用到极致。

在学校机器人教学过程中，由于实习设备数量有限，且工作环境不适合教学，因此，机器人离线编程软件在教学中的应用有三部曲。

首先，发挥离线编程软件仿真模拟功能的作用。

其次，通过轨迹编程的方法加深对示教编程的理解，且能够掌握示教编程中移动机器人时关节变化情况。

最后，通过输出焊接程序掌握焊接程序。

三、离线编程软件在机器人教学中的应用

特征建模、对工件和机器人工作单元的标定、自动编程技术等是弧焊机器人离线编程与仿真的核心技术，稳定高效的标定算法和传感器集成是机器人弧焊离线编程系统实用化的关键技术。

以计算机为教学平台，以Vb编程软件为工具，通过机器人动画视频的播放使学生明确教学目标。学生观看视频后结合理论知识的引导，就能领悟机器人编程动作是怎么实现的。机器人焊枪沿着图形轨迹模拟四条直线焊道，在操作过程中要求学生掌握步骤：

（1）确定base坐标系

（2）生成一条新的Sequence路径，在Teach页面，设置Base，Tool的编号及参数，编写直线语句时要求焊枪寻找的点的位置，并使焊枪沿着工件轨迹运行。

（3）焊枪在运行过程中注意焊枪焊接角度的调整。

（4）设置焊接参数

（5）生成焊接程序

运用任务驱动学生根据教师讲解的实习操作步骤结合理论知识，自行在电脑上实现编程。在教学过程中可通过联网远程计算机对学生的编程情况进行了解，并作出相对应的指导。利用仿真软件，学生在实习中可以通过计算机进行仿真模拟，验证焊接路径是否正确，焊枪姿态角度是否合理以及检验焊接工艺。通过以上方法学生容易理解，机器人编程理解难的问题也就迎刃而解了。

由于焊接机器人实习设备有限，学生3人一组轮流操作，若每组都详细讲解演示，不仅示范时间有限，工作量大，而且教学效果较差，若使用离线编程仿真软件进行演示操作，并详细指导在操作中容易出错的地方，学生一边记笔记，一边理清操作思路，为操作做好准备工作。这样不但节省了学生操作时间，而且通过总结的经验结合切身体验，起到事半功倍的效果。

四、结束语

弧焊是机器人焊接的重要领域，也是编程比较困难的场合。在弧焊机器人教学过程中，掌握了离线编程功能及作用，对弧焊机器人操作学习有着重要意义。结合目前中国焊接机器人在制造业的广泛应用，机器人焊接离线编程与仿真的研究具有深远意义。