一種工業機器人離線編程應用設計

喬建平

（烏蘭察布技師學院，內蒙古 烏蘭察布 012000）

隨著現代智能制造業的飛速發展，工業機器人技術在各行各業應用越來越普遍。然而，傳統的工業機器人示教編程方法在一些復雜的打磨、噴涂、碼垛場合，校點精度和工作效率會變的非常低下，耗時較長。利用計算機離線編程軟件可以完美的解決上述問題，軟件簡單易用，對初學者編程水平要求較低，有效減少程序開發周期。

本設計在ER-RobotStudio離線編程軟件中導入工業機器人和各部件的模型，設置各項參數，完成外部零件位置標定，再與工業機器人進行聯合調試，最終實現目標圖形的繪制。該方法也可用于其他圖形軌跡編輯場合，提升作業效率，降低程序開發強度。

本次設計流程圖如圖1 所示。

圖1 設計流程圖

1 仿真工作站搭建和參數設置

仿真工作站主要由工業機器人模型、繪圖擺放臺模型、繪圖筆工具三部分組成。ER-RobotStudio 離線編程軟件工業機器人模型庫功能強大，各種品牌機器人型號齊全。本設計機器人選型為ER-3A，擺放臺和畫筆模型為軟件自帶，直接在軟件中導入即可。各模型導入完成后，要調整工業機器人和擺放臺的位置參數，要與實際位置大體一致，不然后續仿真圖形軌跡時會出現機器人行走某一點不可達錯誤或者機器人軸限位報警，無法完成繪圖工作。

1.1 圖形軌跡點位編輯

擺放臺模型導入后，要在擺放臺模型上添加圖形軌跡平面并設置平面位置參數。一般讓平面繞Z軸旋轉180°即可。接下來勾選創建軌跡點選項，導入目標圖形DXF 文件。本例目標圖形軌跡點一共59個點位，檢查點位數目并在軌跡編輯頁面中將其全部反向，反向操作正確后軌跡點會出現白色向上的箭頭，如沒有出現，檢查之前操作步驟是否正確。

1.2 畫筆模型TCP 點標定

在軟件模型庫中導入畫筆模型，在靠近筆尖任意一點添加TCP 點。TCP 參數共有六項，分別為x，y，z，A，B，C 值。因為實際畫筆工具長度為168mm,故對應參數設置為0，0，168，0，0，0。設置完畢后，點擊設置TCP 點按鈕，我們會發現TCP 點已經自動移到畫筆筆尖位置。

1.3 軌跡點試運行

上述操作完成后，將畫筆模型加載到機器人六軸末端，調整機器人五軸為-90°，點擊軟件機器人運行按鈕。此時機器人已經可以在擺放臺軌跡面上依次行走全部點位，機器人如有停頓、異常走位、軸報警等，檢查前面操作是否正確。

1.4 外部零件位置標定

外部零件位置采用三點法進行標定。一般將擺放臺靠近機器人端左側定為home 點，其他相鄰x 和xy 兩點則自己擬定。在軟件中，將機器人依次走到三點，分別標定坐標。再將機器人帶畫筆工具實際走到同樣位置，切換直角坐標系，查看示教器中當前位置數值，逐個填入軟件外部零件標定頁面右側對應數值框中。填寫完成后點擊外部零件標定按鈕，完成標定工作。

2 繪圖程序導出和下載

標定完成后，點擊輸出機器人程序按鈕，彈出的頁面選擇默認參數，將繪圖程序導出并下載到機器人中。

3 機器人試運行

程序下載完畢后，就可以讓機器人繪制目標圖形了。第一次運行強烈建議要將機器人速度調到30%以下，速度太快出現意外情況來不及采取補救措施。第一次運行完全正常后，可以逐步加快速度。如果出現繪制圖形畫不全或者只能畫一半的情況，檢查繪圖板是否水平，必要時用水平儀器進行矯正。最終目標圖形繪制成果如圖2 所示。

圖2 目標圖形繪制成果

4 結語

綜上所述，與機器人在線示教編程相比，離線編程具有高精度、高效率、高穩定性等優點，在一些復雜應用場合更值得大面積推廣。當然，機器人在線示教編程操作方法也并非一無是處。在一些校點點位數目較少，精度要求較低的場景，在線示教編程仍然是首選。