機(jī)器人示教系統(tǒng)的原理、分類及特點(diǎn)

　　ABB示教器維修，針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)快速多變以及日益增長(zhǎng)的復(fù)雜性要求，繼柔性制造、計(jì)算機(jī)集成制造、精良生產(chǎn)及并行工程，在而向未來(lái)工業(yè)應(yīng)用的生產(chǎn)單元中，機(jī)器人不僅被要求“不知疲倦”地進(jìn)行簡(jiǎn)單重復(fù)工作.而且能作為一個(gè)高度柔性、開(kāi)放并幾有友好的人機(jī)交互功能的可編程、可爪構(gòu)制造單元融合到制造業(yè)系統(tǒng)中，這一能力的實(shí)現(xiàn)要求現(xiàn)階段機(jī)器人技術(shù)椎體的進(jìn)步.示教技術(shù)就是其中爪要的一項(xiàng)。機(jī)器人因?yàn)槟鼙痪幊掏瓿刹煌�的任�?wù)而被視為柔性的自動(dòng)化設(shè)備“。通過(guò)某一設(shè)備或方式實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人作業(yè)任務(wù)的編程，這個(gè)過(guò)程就是機(jī)器人的示教過(guò)程。

　　現(xiàn)有的機(jī)器人示教系統(tǒng)可以分為以下三類

　　(1)示教再現(xiàn)方式

　　廣州子銳ABB機(jī)器人：ABB示教再現(xiàn)(t eaching pla油ack)，也稱為直接示教，就是指我們通常所說(shuō)的手把手示教，由人直接搬動(dòng)機(jī)器人的手臂對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教，如示教盒示教或操作桿示教等。在這種示教中，為了示教方便以及獲取信息的快捷而準(zhǔn)確，操作者可以選擇在不同坐標(biāo)系下示教，例如，可以選擇在關(guān)節(jié)坐標(biāo)系(Joint Coordinates)、直角坐標(biāo)系(Reetan:ular Coordinate:)以及工j毛坐標(biāo)系(Tool Coordinates)或用戶坐標(biāo)系(User Coordinates)卜進(jìn)行示教。

　　ABB機(jī)器人示教再現(xiàn)是機(jī)器人普遍采用的編程方式.典型的示教過(guò)程是依靠操作員觀察機(jī)器人及其夾持工具相對(duì)于作業(yè)對(duì)象的位姿，通過(guò)對(duì)示教盒的操作，反復(fù)調(diào)稚示教點(diǎn)處機(jī)器人的作業(yè)位姿、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和工藝參數(shù)，然后將滿足作業(yè)要求的這些數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，再轉(zhuǎn)入下一點(diǎn)的示教。

　　在示教過(guò)程結(jié)束后，機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行時(shí)使用這些被記錄的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)插補(bǔ)運(yùn)算，就可以再現(xiàn)在示教點(diǎn)上記錄的機(jī)器人位置。

　　這個(gè)功能的用戶接‘」是示教器鍵盤(pán)，操作證通過(guò)通過(guò)操作示教器，向主控計(jì)算機(jī)發(fā)送控制命令，操縱主控計(jì)算機(jī)上的軟件，完成對(duì)機(jī)器人的控制:其次示教器將接收到的當(dāng)前機(jī)器人運(yùn)動(dòng)和狀態(tài)等信息通過(guò)液，l丙屏完成顯示。示教器通過(guò)線纜與主控計(jì)算機(jī)相連。

　　在這種示教方式中，示教眾是一個(gè)垂要的編程設(shè)備，一般具備直線、圓弧、關(guān)節(jié)插補(bǔ)以及能夠分別在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的控制等功能。

　　示教時(shí)，當(dāng)用戶按下示教鍵盤(pán)上的按鍵時(shí)，示教器通過(guò)線纜向主控計(jì)算機(jī)發(fā)出相應(yīng)的指令代碼(S0):此時(shí)，主控計(jì)算機(jī)上的主控模塊中負(fù)責(zé)串口通信的通信子模塊中的串日監(jiān)視線程接收指令代碼(51):然后由指令碼解釋模塊分析判斷該指令碼，并進(jìn)一步向相關(guān)校塊發(fā)送與指令碼相應(yīng)的消息(S2);馭動(dòng)有關(guān)校塊完成該指令碼要求的具體功能(S3)，同時(shí).為了讓操作用戶l付刻掌握機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)位置和各種狀態(tài)信息.主控計(jì)算機(jī)的有關(guān)校塊同時(shí)將狀態(tài)信息(S4)從串口發(fā)送給示教器(S5)，在液晶顯示屏上顯示，從而與用戶溝通.完成數(shù)據(jù)的交換功能。

　　在早期的示教再現(xiàn)系統(tǒng)中，還有一種人工牽引示教【2】一般是操作員直接牽引機(jī)器人沿作業(yè)路徑運(yùn)動(dòng)一遍，對(duì)于難以直接牽引的大、中型功率液壓機(jī)器人，這種方式并不合適于是又有人工模擬牽引示教，在牽引的過(guò)程中，由計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)器人各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采樣記錄.得到作業(yè)路徑數(shù)據(jù).由于這些數(shù)據(jù)是各關(guān)節(jié)的數(shù)據(jù).因此這種方法又被稱為關(guān)節(jié)坐標(biāo)示教法.這種示教方法的優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度人，操作技巧性高.精度不易保證。

　　如果示教失誤，修正路徑的唯一方法就是改新示教。

　　ABB機(jī)器人維修，這些形式不同的機(jī)器人示教再現(xiàn)系統(tǒng)幾有如下的一些共同特點(diǎn)

　　利用了機(jī)器人幾有較高的重復(fù)定位精度優(yōu)點(diǎn).降低了系統(tǒng)誤差對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)絕對(duì)精度的影響，這也是目前機(jī)器人普遍采用這種示教方式的主要原因。

　　要求操作員只有相當(dāng)?shù)膶�業(yè)知識(shí)和熟練的操作技能，并需要現(xiàn)場(chǎng)近距離示教操作，因而具有一定的危險(xiǎn)性，安全性較差

　　示教過(guò)程繁瑣、費(fèi)時(shí)，需要根據(jù)作業(yè)任務(wù)反復(fù)調(diào)整機(jī)器人的動(dòng)作軌跡姿態(tài)與位置.時(shí)效性較差。

　　(2)離線編程方式

　　從于CAD/CAM的機(jī)器人離線編程示教.是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成染，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的模型，使用某種機(jī)器人編程語(yǔ)言，通過(guò)對(duì)圖形的操作和控制，離線計(jì)算和規(guī)劃出機(jī)器人的作業(yè)軌跡.然后對(duì)編程的結(jié)果進(jìn)行三維圖形仿真，以檢驗(yàn)編程的正確性【6]。最后在確認(rèn)無(wú)誤后.生成機(jī)器人可執(zhí)行代碼下載到機(jī)器人控制器中，用以控制機(jī)器人作業(yè)。根據(jù)使用編程語(yǔ)言的層次不同，離線編程又可分為執(zhí)行級(jí)編程和任務(wù)級(jí)編程【7]。

　　(3)從于虛擬現(xiàn)實(shí)方式

　　隨著計(jì)算機(jī)學(xué)及相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，特別是機(jī)器人遙操作、虛擬現(xiàn)實(shí)、傳感器信息處理等技術(shù)的進(jìn)步為準(zhǔn)確、安全、高效的機(jī)器人示教提供了新的思路，為用戶提供一種嶄新和諧的人機(jī)交互操作環(huán)境的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)(Virtual Reality，VR)出現(xiàn)和應(yīng)用尤其吸引T眾多機(jī)器人與自動(dòng)化領(lǐng)域的學(xué)者的注意【9]。這里，虛擬現(xiàn)實(shí)作為高端的人機(jī)接rl.允許用戶通過(guò)聲、像、力以及圖形等多種交互設(shè)備實(shí)時(shí)地與虛擬環(huán)境交互。根據(jù)用戶的指揮或動(dòng)作提示，示教或監(jiān)控機(jī)器人進(jìn)行復(fù)雜的作業(yè)【101。利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行機(jī)器人示教是機(jī)器人學(xué)中新興的研究方向。