一种工业机器人离线编程应用设计

乔建平

（乌兰察布技师学院，内蒙古 乌兰察布 012000）

随着现代智能制造业的飞速发展，工业机器人技术在各行各业应用越来越普遍。然而，传统的工业机器人示教编程方法在一些复杂的打磨、喷涂、码垛场合，校点精度和工作效率会变的非常低下，耗时较长。利用计算机离线编程软件可以完美的解决上述问题，软件简单易用，对初学者编程水平要求较低，有效减少程序开发周期。

本设计在ER-RobotStudio离线编程软件中导入工业机器人和各部件的模型，设置各项参数，完成外部零件位置标定，再与工业机器人进行联合调试，最终实现目标图形的绘制。该方法也可用于其他图形轨迹编辑场合，提升作业效率，降低程序开发强度。

本次设计流程图如图1 所示。

图1 设计流程图

1 仿真工作站搭建和参数设置

仿真工作站主要由工业机器人模型、绘图摆放台模型、绘图笔工具三部分组成。ER-RobotStudio 离线编程软件工业机器人模型库功能强大，各种品牌机器人型号齐全。本设计机器人选型为ER-3A，摆放台和画笔模型为软件自带，直接在软件中导入即可。各模型导入完成后，要调整工业机器人和摆放台的位置参数，要与实际位置大体一致，不然后续仿真图形轨迹时会出现机器人行走某一点不可达错误或者机器人轴限位报警，无法完成绘图工作。

1.1 图形轨迹点位编辑

摆放台模型导入后，要在摆放台模型上添加图形轨迹平面并设置平面位置参数。一般让平面绕Z轴旋转180°即可。接下来勾选创建轨迹点选项，导入目标图形DXF 文件。本例目标图形轨迹点一共59个点位，检查点位数目并在轨迹编辑页面中将其全部反向，反向操作正确后轨迹点会出现白色向上的箭头，如没有出现，检查之前操作步骤是否正确。

1.2 画笔模型TCP 点标定

在软件模型库中导入画笔模型，在靠近笔尖任意一点添加TCP 点。TCP 参数共有六项，分别为x，y，z，A，B，C 值。因为实际画笔工具长度为168mm,故对应参数设置为0，0，168，0，0，0。设置完毕后，点击设置TCP 点按钮，我们会发现TCP 点已经自动移到画笔笔尖位置。

1.3 轨迹点试运行

上述操作完成后，将画笔模型加载到机器人六轴末端，调整机器人五轴为-90°，点击软件机器人运行按钮。此时机器人已经可以在摆放台轨迹面上依次行走全部点位，机器人如有停顿、异常走位、轴报警等，检查前面操作是否正确。

1.4 外部零件位置标定

外部零件位置采用三点法进行标定。一般将摆放台靠近机器人端左侧定为home 点，其他相邻x 和xy 两点则自己拟定。在软件中，将机器人依次走到三点，分别标定坐标。再将机器人带画笔工具实际走到同样位置，切换直角坐标系，查看示教器中当前位置数值，逐个填入软件外部零件标定页面右侧对应数值框中。填写完成后点击外部零件标定按钮，完成标定工作。

2 绘图程序导出和下载

标定完成后，点击输出机器人程序按钮，弹出的页面选择默认参数，将绘图程序导出并下载到机器人中。

3 机器人试运行

程序下载完毕后，就可以让机器人绘制目标图形了。第一次运行强烈建议要将机器人速度调到30%以下，速度太快出现意外情况来不及采取补救措施。第一次运行完全正常后，可以逐步加快速度。如果出现绘制图形画不全或者只能画一半的情况，检查绘图板是否水平，必要时用水平仪器进行矫正。最终目标图形绘制成果如图2 所示。

图2 目标图形绘制成果

4 结语

综上所述，与机器人在线示教编程相比，离线编程具有高精度、高效率、高稳定性等优点，在一些复杂应用场合更值得大面积推广。当然，机器人在线示教编程操作方法也并非一无是处。在一些校点点位数目较少，精度要求较低的场景，在线示教编程仍然是首选。