【高工機器人 | 乾貨】工業機器人四種編程技術，你知道幾種？

溫馨提示

由高工機器人發起的「2017高工機器人全國巡迴研討會」即將隆重啟幕，將攜手機器人行業各領域的領軍企業在全國三大區域三十城展開深入巡迴調研。

巡迴報名聯繫人：羅思娜 13632944360

當前機器人廣泛應用於焊接、裝配、搬運、噴漆及打磨等領域，任務的複雜程度不斷增加，而用戶對產品的質量、效率的追求越來越高。

在這種形式下，機器人的編程方式、編程效率和質量顯得越來越重要。降低編程的難度和工作量，提高編程效率，實現編程的自適應性，從而提高生產效率，是機器人編程技術發展的終極追求。

編程技術的發展及應用情況

對工業機器人來說，主要有三類編程方法：在線編程、離線編程以及自主編程三類。在當前機器人的應用中，手工示教仍然主宰著整個機器人焊接領域，離線編程適合於結構化焊接環境，但對於軌跡複雜的三維焊縫，手工示教不但費時而且也難以滿足焊接精度要求，因此在視覺導引下由計算機控制機器人自主示教取代手工示教已成為發展趨勢。

1. 示教編程技術

（1）在線示教編程：通常由操作人員通過示教盒控制機械手工具末端到達指定的姿態和位置，記錄機器人位姿數據並編寫機器人運動指令，完成機器人在正常加工中的軌跡規劃、位姿等關節數據信息的採集、記錄。

（2）激光感測輔助示教：在空間探索、水下施工、核電站修復等極限環境下，操作者不能身臨現場，焊接任務的完成必須藉助於遙控方式。環境的光照條件差，視覺信息不能完全地反饋現場的情況，採用立體視覺作為視覺反饋手段，示教周期長。

（3）力覺感測輔助示教：由於視覺誤差，立體視覺示教精度低，激光視覺感測能夠獲取焊縫輪廓信息，反饋給機器人控制器實時調整焊槍位姿跟蹤焊縫。但也無法適應所有遙控焊接環境，如工件表面狀態對激光輔助示教有一定影響，不規則焊縫特徵點提取困難。

（4）專用工具輔助示教：為了使得機器人在三維空間示教過程更直觀，一些輔助示教工具被引入在線示教過程，輔助示教工具包括位置測量單元和姿態測量單元，分別來測量空間位置和姿態。由兩個手臂和一個手腕組成，有6個自由度，通過光電編碼器來記錄每個關鍵的角度。

2. 離線編程技術

與在線編程相比，離線編程具有如下優點：

①減少停機的時間，當對下一個任務進行編程時，機器人可仍在生產線上工作。

②使編程者遠離危險的工作環境，改善了編程環境。

③使用範圍廣，可以對各種機器人進行編程，並能方便地實現優化編程。

④便於和CAD/CAM 系統結合，做到 CAD/CAM/ROBOTICS一體化。

⑤可使用高級計算機編程語言對複雜任務進行編程。

⑥便於修改機器人程序。

3. 自主編程技術

隨著技術的發展，各種跟蹤測量感測技術日益成熟，人們開始研究以焊縫的測量信息為反饋，由計算機控制焊接機器人進行焊接路徑的自主示教技術。

（1）基於激光結構光的自主編程：基於結構光的路徑自主規劃其原理是將結構光感測器安裝在機器人的末端，形成「眼在手上」的工作方式，如圖6所示，利用焊縫跟蹤技術逐點測量焊縫的中心坐標，建立起焊縫軌跡資料庫，在焊接時作為焊槍的路徑。

（2）基於雙目視覺的自主編程：基於視覺反饋的自主示教是實現機器人路徑自主規劃的關鍵技術，其主要原理是：在一定條件下，由主控計算機通過視覺感測器沿焊縫自動跟蹤、採集並識別焊縫圖像，計算出焊縫的空間軌跡和方位（即位姿），並按優化焊接要求自動生成機器人焊槍（Torch）的位姿參數。

（3）多感測器信息融合自主編程：有研究人員採用力控制器，視覺感測器以及位移感測器構成一個高精度自動路徑生成系統。系統配置如圖8所示，該系統集成了位移、力、視覺控制，引入視覺伺服，可以根據感測器反饋信息來執行動作。

4. 基於增強現實的編程技術

增強現實技術源於虛擬現實技術，是一種實時地計算攝像機影像的位置及角度並加上相應圖像的技術，這種技術的目標是在屏幕上把虛擬世界套在現實世界並互動，增強現實技術使得計算機產生的三維物體融合到現實場景中，加強了用戶同現實世界的交互。將增強現實技術用於機器人編程具有革命性意義。

增強現實技術融合了真實的現實環境和虛擬的空間信息，它在現實環境中發揮了動畫模擬的優勢並提供了現實環境與虛擬空間信息的交互通道。

基於增強現實的機器人編程技術（RPAR）能夠在虛擬環境中沒有真實工件模型的情況下進行機器人離線編程。

總結：傳統的在線示教編程將只在很少的場合得到應用，隨著技術的更新，后三種會慢慢增長，有的還是在技術研發期，誰先有突破，都將獲得市場。

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