對(duì)工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，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(dāng)前機(jī)器人的應(yīng)用中，手工示教仍然應(yīng)用于整個(gè)機(jī)器人領(lǐng)域，離線編程適合于結(jié)構(gòu)化焊接環(huán)境，但對(duì)于軌跡復(fù)雜的三維焊縫，手工示教不但費(fèi)時(shí)而且也難以滿足精度要求，因此在視覺(jué)導(dǎo)引下由計(jì)算機(jī)控制機(jī)器人自主示教取代手工示教已成為發(fā)展趨勢(shì)。

示教編程技術(shù)

在線示教編程通常由操作人員通過(guò)示教盒控制機(jī)械手工具末端到達(dá)指定的姿態(tài)和位置，記錄機(jī)器人位姿數(shù)據(jù)并編寫機(jī)器人運(yùn)動(dòng)指令，完成機(jī)器人在正常加工中的軌跡規(guī)劃、位姿等關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)信息的采集、記錄，示教盒示教具有在線示教的優(yōu)勢(shì)，操作簡(jiǎn)便直觀。

例如，采用機(jī)器人對(duì)汽車車身進(jìn)行點(diǎn)焊，首先由操作人員控制機(jī)器人達(dá)到各個(gè)焊點(diǎn)對(duì)各個(gè)點(diǎn)焊軌跡通過(guò)人工示教，在焊接過(guò)程中通過(guò)示教再現(xiàn)的方式，再現(xiàn)示教的焊接軌跡，從而實(shí)現(xiàn)車身各個(gè)位置各個(gè)焊點(diǎn)的焊接。但在焊接中車身的位置很難保證每次都完全一樣，故在實(shí)際焊接中，通常還需要增加激光傳感器等對(duì)焊接路徑進(jìn)行糾偏和校正。

便于CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)合，做到CAD/CAM/ROBOTICS一體化；可使用高級(jí)計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言對(duì)復(fù)雜任務(wù)進(jìn)行編程；便于修改機(jī)器人程序。

機(jī)器人離線編程是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，通過(guò)對(duì)工作單元進(jìn)行三維建模，在仿真環(huán)境中建立與現(xiàn)實(shí)工作環(huán)境對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景，采用規(guī)劃算法對(duì)圖形進(jìn)行控制和操作，在不使用實(shí)際機(jī)器人的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)器人程序。

例如：下列產(chǎn)品為大眾汽車模具的一部分，需要對(duì)其表面進(jìn)行激光熔覆，由于表面較為復(fù)雜，采用人工示教方式確定路徑無(wú)幾可能，故采用離線編程軟件進(jìn)行解決。商業(yè)離線編程軟件一般包括：幾何建模功能、基本模型庫(kù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)建模功能、工作單元布局功能、路徑規(guī)劃功能、自動(dòng)編程功能、多機(jī)協(xié)調(diào)編程與仿真功能。

自主編程技術(shù)

隨著技術(shù)的發(fā)展，各種跟蹤測(cè)量傳感技術(shù)日益成熟，如焊接技術(shù)，人們開始研究以焊縫的測(cè)量信息為反饋，由計(jì)算機(jī)控制焊接機(jī)器人進(jìn)行焊接路徑的自主示教技術(shù)。

基于激光結(jié)構(gòu)光的自主編程，基于結(jié)構(gòu)光的路徑自主規(guī)劃其原理是將結(jié)構(gòu)光傳感器安裝在機(jī)器人的末端，形成“眼在手上”的工作方式，利用焊縫跟蹤技術(shù)逐點(diǎn)測(cè)量焊縫的中心坐標(biāo)，建立起焊縫軌跡數(shù)據(jù)庫(kù)，在焊接時(shí)作為焊槍的路徑。

基于雙目視覺(jué)的自主編程基于視覺(jué)反饋的自主示教是實(shí)現(xiàn)機(jī)器人路徑自主規(guī)劃的關(guān)鍵技術(shù)，其主要原理是：在一定條件下，由主控計(jì)算機(jī)通過(guò)視覺(jué)傳感器沿焊縫自動(dòng)跟蹤、采集并識(shí)別焊縫圖像，計(jì)算出焊縫的空間軌跡和方位（即位姿），并按優(yōu)化焊接要求自動(dòng)生成機(jī)器人焊槍（Torch）的位姿參數(shù)。

基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的編程技術(shù)

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)源于虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，是一種實(shí)時(shí)地計(jì)算攝像機(jī)影像的位置及高度并加上相應(yīng)圖像的技術(shù)，這種技術(shù)的目標(biāo)是在屏幕上把虛擬世界套在現(xiàn)實(shí)世界并互動(dòng)，增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)使得計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的三維物體融合到現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中，加強(qiáng)了用戶同現(xiàn)實(shí)世界的交互，將增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于機(jī)器人編程具有革命性意義。

增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的機(jī)器人編程技術(shù)（RPAR）能夠在虛擬環(huán)境中沒(méi)有真實(shí)工件模型的情況下進(jìn)行機(jī)器人離線編程。由于能夠?qū)⑻摂M機(jī)器人添加到現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，所以當(dāng)需要原位接近的時(shí)候該技術(shù)是一種非常有效的手段，這樣能夠避免在標(biāo)定現(xiàn)實(shí)環(huán)境和虛擬環(huán)境中可能碰到的技術(shù)難題。增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)編程的架構(gòu)，由虛擬環(huán)境、操作空間、任務(wù)規(guī)劃以及路徑規(guī)劃的虛擬機(jī)器人仿真和現(xiàn)實(shí)機(jī)器人驗(yàn)證等環(huán)節(jié)組成。

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