編：張山

發(fā)：03/03/2019

按：為便于更多讀者朋友了解工業(yè)機(jī)器人離線編程/仿真，本文中盡量規(guī)避專業(yè)名詞和深入的專業(yè)講解。

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國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣：原來只能替代簡(jiǎn)單的體力工作，如裝配、搬運(yùn)等，到替代一些需要工人具備相應(yīng)技能才能做的工作或替代原本需要昂貴的專用設(shè)備才能做的加工，如切割、打磨拋光、去毛刺、噴涂、點(diǎn)膠、淬火、掃描檢測(cè)、焊接、3D打印等。較之裝配、搬運(yùn)這些點(diǎn)到點(diǎn)的機(jī)器人應(yīng)用，切割、拋光等應(yīng)用的機(jī)器人工作軌跡變得復(fù)雜起來，面臨著軌跡復(fù)雜、精度要求高等難題。在這種情況下，傳統(tǒng)的手工示教編程手段顯得效率非常低下，而且根本無法保證工作軌跡的精度，影響了產(chǎn)品品質(zhì)和造成機(jī)器人停機(jī)等損失。于是運(yùn)用離線編程軟件來規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的工作軌跡就是必然，并且越來越普及。但初用機(jī)器人離線編程軟件的朋友，總會(huì)發(fā)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)的加工軌跡與軟件中生成的機(jī)器人工作軌跡之間存在誤差，甚至有時(shí)這種誤差還較大。作為從業(yè)人員，我嘗試來對(duì)此類誤差進(jìn)行原因分析和提出解決辦法。

手工示教方式是通過操作人員肉眼觀察，用機(jī)器人控制器(示教盤)引導(dǎo)機(jī)器人從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)，逐點(diǎn)合成整個(gè)的機(jī)器人工作軌跡(直線、圓弧軌跡等除外)。

而離線編程方式是通過在軟件中依照真實(shí)的機(jī)器人工作站搭建一套對(duì)應(yīng)的虛擬三維場(chǎng)景，并在此場(chǎng)景中配置機(jī)器人、工具、工件、外部軸等生產(chǎn)要素，通過這一系列的操作來生成用于生產(chǎn)的機(jī)器人工作軌跡。

那么問題就來了，軟件中生成的軌跡能否被機(jī)器人100%地準(zhǔn)確無誤地執(zhí)行呢？軟件中仿真的場(chǎng)景與真實(shí)的機(jī)器人工作站是否完全一致呢？

下面我們針對(duì)這兩個(gè)問題進(jìn)行分析與解決：

一、軟件中生成的軌跡能否被機(jī)器人100%地準(zhǔn)確無誤地執(zhí)行呢？

手工示教方式編程，由人使用控制器直接操縱機(jī)器人來規(guī)劃工作軌跡，想保證機(jī)器人工作軌跡的精度，我們考慮的是機(jī)器人的重復(fù)定位精度(顧名思義，就是機(jī)器人重復(fù)到達(dá)一個(gè)指定點(diǎn)的誤差最大值)，能夠直觀看到，易于理解。

而離線編程軟件方式編程，由人在軟件中規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的工作軌跡，并轉(zhuǎn)換成機(jī)器人能夠識(shí)別的執(zhí)行代碼，傳輸?shù)綑C(jī)器人，然后機(jī)器人按照代碼來執(zhí)行。理論上，同一段代碼放到同一品牌、型號(hào)的機(jī)器人上，機(jī)器人執(zhí)行的運(yùn)行軌跡應(yīng)該完全一致。但是由于機(jī)器人生產(chǎn)廠家在制造過程中，存在誤差，造成實(shí)際情況并非如此。各大機(jī)器人廠商提供的精度參數(shù)都是重復(fù)定位精度，可達(dá)到0.05mm，或0.02mm，但不會(huì)提供絕對(duì)定位精度。

解決辦法：針對(duì)機(jī)器人本體，做絕對(duì)精度的標(biāo)定(檢測(cè)機(jī)器人執(zhí)行代碼到達(dá)的實(shí)際點(diǎn)與理論點(diǎn)間的誤差，并通過算法，予以補(bǔ)償、校正)。具體標(biāo)定的方法本文中就不展開來講了，有興趣的讀者可以跟進(jìn)。

機(jī)器人絕對(duì)精度標(biāo)定-激光追蹤法

二、軟件中仿真的場(chǎng)景與真實(shí)的機(jī)器人工作站是否完全一致呢？

顯然手工示教方式?jīng)]有這個(gè)問題，但用軟件來編程就需要考慮了。一個(gè)機(jī)器人工作單元，主要包含機(jī)器人、執(zhí)行加工所使用的工具、待加工的工件，和根據(jù)實(shí)際情況選配的外部轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)軸等。離線編程軟件把這些工作站物體用其三維數(shù)學(xué)模型來呈現(xiàn)，并依據(jù)模型來規(guī)劃?rùn)C(jī)器人加工軌跡。

離線編程軟件中機(jī)器人

為便于討論，我們可以在下面1、2、3項(xiàng)中假定機(jī)器人、工具、外部軸、工件等物體與其數(shù)學(xué)模型完全一致，那么要保證實(shí)際生產(chǎn)的加工軌跡與軟件中生成的機(jī)器人工作軌跡一致，只需要考慮機(jī)器人工作站的物體之間的相對(duì)位置，在軟件和現(xiàn)實(shí)中保持一致。我們把問題拆分成如下1、2、3、4、5部分：

1、工具與機(jī)器人的空間相對(duì)關(guān)系

在大多數(shù)機(jī)器人應(yīng)用中，工具是固定在機(jī)器人末端上，我們先討論這種情形。工具面向工件的一端的頂點(diǎn)，我們稱之為“TCP”(工具頂點(diǎn) tool center point)，我們要保證軟件中TCP與機(jī)器人間的空間相對(duì)關(guān)系與真實(shí)生產(chǎn)環(huán)境下一致，就要對(duì)TCP進(jìn)行標(biāo)定(測(cè)量與補(bǔ)償誤差)。然后將標(biāo)定數(shù)值輸入到離線編程軟件中，由軟件來自動(dòng)對(duì)工具與機(jī)器人的空間相對(duì)關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，保持軟件與現(xiàn)實(shí)中一致。工件固定在機(jī)器人末端的情形的處理與此相似。

傳統(tǒng)的TCP標(biāo)定方法

需要指出的是，上圖中的傳統(tǒng)的TCP標(biāo)定方法在實(shí)際操作中很不方便，即使熟練的操作人員也很容易把測(cè)量頭尖端撞彎，同時(shí)標(biāo)定精度受肉眼觀察所限。推薦下圖所示的自動(dòng)化TCP標(biāo)定方法：

TCP自動(dòng)標(biāo)定

2、工件與機(jī)器人的空間相對(duì)關(guān)系

與1中同樣道理，我們要保證工件與機(jī)器人的空間相對(duì)關(guān)系在軟件中和現(xiàn)實(shí)中一致，也需要對(duì)工件進(jìn)行標(biāo)定。

利用離線編程軟件HiperMOS內(nèi)置的工件標(biāo)定模塊，選取工件的幾個(gè)特征面(由軟件判斷幾個(gè)特征面是否足夠確定工件位置的唯一性)，然后利用配套工具執(zhí)行相應(yīng)操作，完成工件相對(duì)于機(jī)器人的空間關(guān)系標(biāo)定。

工件標(biāo)定-機(jī)器人三維激光切割

3、外部轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)軸等與機(jī)器人的空間相對(duì)關(guān)系

較之工件標(biāo)定要簡(jiǎn)單，同樣可以在軟件內(nèi)置功能模塊中完成。

4、工件來料的一致性高低對(duì)加工誤差的影響

有了123項(xiàng)的標(biāo)定必要性認(rèn)識(shí)后，再討論工件就變得容易些了。工件來料一致性低會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人加工的最終成品誤差超出規(guī)定，這種情況就需要工廠對(duì)其上道生產(chǎn)工序進(jìn)行檢討、改進(jìn)生產(chǎn)與管理了。

5、工裝、夾具的設(shè)計(jì)與操作工放置工件的準(zhǔn)確性

通過精度提升來優(yōu)化以上兩大方面的誤差，可以使機(jī)器人離線編程應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)的精度獲得提高，讓機(jī)器人可以應(yīng)用于激光切割、打磨拋光、去毛刺、噴涂、點(diǎn)膠、淬火、熔覆、掃描檢測(cè)、焊接、3D打印等復(fù)雜加工領(lǐng)域。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的机器人离线编程画圆误差解决方案_工业机器人离线编程-误差分析和解决方案...的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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