【正文】 、法國(guó)、德國(guó)、日本等許多大學(xué)實(shí)驗(yàn)室、研究所、制造公司對(duì)機(jī)器人離線編程與仿真技術(shù)進(jìn)行了大的研究，并開發(fā)出原型系統(tǒng)和應(yīng)用系統(tǒng)。該軟件是早期比較著名的的軟件之一，用于設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)機(jī)器人制造單元和機(jī)器人離線編程。 Workspace 是 Robot Simulations公司開發(fā)的第一個(gè)商品化的基于微機(jī)的機(jī)器人仿真與離線編程軟件。因其顯著優(yōu)點(diǎn)，引起國(guó)內(nèi)外的諸多研究與開發(fā)，并出現(xiàn)了一些專業(yè)公司，推動(dòng)了離線編程技術(shù)的實(shí)用化。而國(guó)內(nèi)的通用系統(tǒng)則無(wú)專業(yè)化模塊。80第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)機(jī)器人離線編程原理 如前所述，機(jī)器人離線編程是在一個(gè)虛擬的環(huán)境中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程。機(jī)器人及環(huán)境的建模： 這是離線編程的前提，必須構(gòu)建機(jī)器人、夾具、零件和工具的三維幾何模型，最好直接采用零件和工具的 CAD模型。要求與機(jī)器人控制器采用一致的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，或直接提供直角坐標(biāo)給機(jī)器人控制器，由控制器進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算。還應(yīng)該具備可達(dá)空間計(jì)算及碰撞檢測(cè)等功能。可以采用多處理器技術(shù)，通常采用單處理器分時(shí)操作（多任務(wù)系統(tǒng)）。 觸覺陣列的幾何模型分解成一些小塊，檢查每個(gè)幾何塊與物體間的干涉，確定接觸情況。利用通信接口可以把仿真系統(tǒng)所生成的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序轉(zhuǎn)換成機(jī)器人控制器可以接受的的代碼。總體結(jié)構(gòu)：ARX程序建模模塊運(yùn)動(dòng)仿真路徑模塊編程模塊圖形示教程序轉(zhuǎn)換碰撞檢測(cè)標(biāo)定模塊AutoCAD 2023用戶界面動(dòng)畫生成程序上載88第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)建模模塊： 離線編程系統(tǒng)中的建模模塊要完成以下幾個(gè)方面的任務(wù)：? 部件建模；? 設(shè)備建模；? 工作單元設(shè)計(jì)和布置。標(biāo)簽點(diǎn)圖形是由三個(gè)互相垂直的一定長(zhǎng)度直線、標(biāo)簽點(diǎn)名稱以及 X、 Y、 Z字符組成，不隨用戶觀察視點(diǎn)變化，便于用戶觀察與利用。91第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù) 路徑功能是離線編程的一大特點(diǎn)，使得機(jī)器人工具的運(yùn)動(dòng)過程能可視的記錄下來(lái)，以便于用戶的編輯，也可保存相應(yīng)位置點(diǎn)的工藝參數(shù)。因此，路徑功能使離線編程的效率比示教編程的效率高得多。? ProgramStart， 編程開始? $Device， 指定當(dāng)前設(shè)備? $Motype， 指定當(dāng)前運(yùn)動(dòng)類型? $Speed， 指定當(dāng)前運(yùn)動(dòng)速度? MoveTo， 工具移動(dòng)到某一標(biāo)簽點(diǎn)? MoveHome， 設(shè)備移動(dòng)到零位? MoveJoint， 移動(dòng)設(shè)備的某個(gè)關(guān)節(jié)? MoveJoints， 移動(dòng)設(shè)備的多個(gè)關(guān)節(jié)? MoveAlong， 工具沿某條路徑移動(dòng)? MoveVia， 經(jīng)中間標(biāo)簽點(diǎn)移到目標(biāo)標(biāo)簽點(diǎn)? OrientTag， 變位機(jī)標(biāo)簽點(diǎn)? MoveRelative， 工具以笛卡爾方式相對(duì)移動(dòng)? //，注釋語(yǔ)句 執(zhí)行級(jí)離線編程器93第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)程序?qū)嵗篜rogramStart $Device= robot$Speed= MoveJoints To MoveTo seam_1$Motype= Straight$Speed= MoveAlong seam From 2 To 16$Motype= JointMoveHome94第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)程序轉(zhuǎn)換模塊：通過離線編程器編制的 MOPL程序只能在離線編程系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行仿真，不能直接下載給機(jī)器人。在機(jī)器人工作單元中，有眾多個(gè)部件，如果每?jī)蓚€(gè)部件之間都進(jìn)行碰撞檢測(cè)，則每一步碰撞檢測(cè)將花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。 碰撞檢測(cè)列表的結(jié)構(gòu) 碰撞檢測(cè)列表對(duì)話框 99第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù) 碰撞檢測(cè)結(jié)果 焊槍與工件發(fā)生碰撞 傳感器與變位機(jī)發(fā)生碰撞 100第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)任務(wù)級(jí)弧焊機(jī)器人離線編程系統(tǒng)（哈工大田勁松等人） 近年來(lái)，機(jī)器人離線編程技術(shù)發(fā)展迅速，逐漸向自動(dòng)編程方向發(fā)展，出現(xiàn)了任務(wù)級(jí)離線編程（ Task Level OLP） 概念，它采用更高級(jí)的指令系統(tǒng)，用戶只需要輸入簡(jiǎn)單的命令，即可完成編程工作，例如用戶發(fā)出 “ 焊接零件 A”的指令，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)生成零件 A上的焊縫軌跡，根據(jù)零件的材料及結(jié)構(gòu)形式，自動(dòng)給出焊接工藝參數(shù)等，并自動(dòng)轉(zhuǎn)換成機(jī)器人控制程序。因此，機(jī)器人弧焊任務(wù)級(jí)離線編程需要如下支撐技術(shù)：? 焊接工件特征建模技術(shù)? 焊接參數(shù)規(guī)劃技術(shù)? 弧焊機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù) 101第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)焊接工件特征建模技術(shù)： 對(duì)于任務(wù)級(jí)的離線編程系統(tǒng)，不僅要得到工件幾何模型，還要得到工件的加工信息（如焊縫位姿、板厚、材料和坡口等等）。由于在弧焊機(jī)器人離線編程系統(tǒng)中，焊接工件的特征模型需要為后續(xù)的焊接參數(shù)規(guī)劃、機(jī)器人路徑規(guī)劃模塊提供充分的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和加工信息，所以特征是否全面準(zhǔn)確地得到定義與劃分，就成了直接影響后繼程序使用的一個(gè)重要問題。裝配特征是指記錄焊板之間相對(duì)位置和拓?fù)潢P(guān)系的一組特征（如板號(hào)、板之間的面和邊，對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵點(diǎn)等）。 這里假定一個(gè)接頭由兩個(gè)板相連，而一個(gè)板上則可以連接多個(gè)接頭。 焊接參數(shù)分類 焊前準(zhǔn)備參數(shù)（焊接方法，焊絲等）焊接過程參數(shù)（電流，電壓等）107第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u焊接參數(shù)規(guī)劃器的結(jié)構(gòu)108第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u基于 RBR和 CBR的焊前準(zhǔn)備參數(shù)規(guī)劃模塊RBR － RuleBased ReasoningCBR – CaseBased Reasoning109第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u基于 CBR和 ANN的焊接過程參數(shù)規(guī)劃模塊ANN Artificial Neural Network110第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)弧焊機(jī)器人路徑規(guī)劃技術(shù)： 焊接路徑規(guī)劃是指在焊接過程中確定實(shí)現(xiàn)最佳焊接質(zhì)量的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)各路徑點(diǎn)處的各關(guān)節(jié)值。 所以，焊接路徑規(guī)劃可分成兩步：? 第一步是最小化焊槍姿態(tài)偏離理想姿態(tài)的程度（ 工具級(jí)規(guī)劃 ）? 第二步是最優(yōu)化弧焊機(jī)器人系統(tǒng)各關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性（ 機(jī)器人級(jí)規(guī)劃 ） 111第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)弧焊機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)函數(shù) 式中：優(yōu)化模型：112第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)焊接工件特征建模機(jī)器人焊接參數(shù)規(guī)劃弧焊機(jī)器人路徑規(guī)劃任務(wù)級(jí)編程執(zhí)行級(jí)編程113第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)程序編寫與編輯命令解釋焊接工件特征數(shù)據(jù)庫(kù)焊接參數(shù)規(guī)劃器機(jī)器人路徑規(guī)劃輔助規(guī)劃任務(wù)級(jí)編程程序程序轉(zhuǎn)化路徑用戶界面 執(zhí)行級(jí)編程程序任務(wù)級(jí)離線編程器的結(jié)構(gòu) 114演講完畢，謝謝觀看！。焊接路徑規(guī)劃的 目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)最佳焊接質(zhì)量 。在任務(wù)級(jí)離線編程中，利用以人工智能技術(shù)為基礎(chǔ)的焊接參數(shù)規(guī)劃器自動(dòng)確定焊接參數(shù)，將有效地提高機(jī)器人編程的效率和質(zhì)量。103第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)u焊接工件數(shù)據(jù)模型 在實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)中，焊板由焊接接頭以一定順序相連接，并且由于不同形式的焊接接頭（如對(duì)接、角接等等）都有其固定的分類和描述位置形狀的參數(shù)，這使得焊接連接與裝配連接有相同之處。接頭特征包括形式特征、焊縫特征和裝配特征等。這同其它 CAD/CAM系統(tǒng)面臨的問題是一樣的，因此必須進(jìn)行焊接工件的特征建模。 與執(zhí)行級(jí)離線編程相比，任務(wù)級(jí)離線編程要用 更抽象 的編程命令編程。因此，需要提供一種記錄用戶指定的可能發(fā)生碰撞的部件的功能。MOPL程序程序轉(zhuǎn)換模塊 特定的機(jī)器人程序程序轉(zhuǎn)換模塊的作用95第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)自定義的九自由度機(jī)器人程序的基本格式2 P ASX 引弧標(biāo)志及焊接參數(shù)設(shè)定 AE 熄弧標(biāo)志 END 程序結(jié)束標(biāo)志 序號(hào) 運(yùn)動(dòng)方式代碼 機(jī)器人關(guān)節(jié)角 變位機(jī)關(guān)節(jié)角 機(jī)器人速度 變位機(jī)時(shí)間96第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)MOPL文件機(jī)器人類型機(jī)器人程序進(jìn)度顯示程序轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)程序轉(zhuǎn)換器的界面97第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)機(jī)器人程序轉(zhuǎn)換實(shí)例98第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)碰撞檢測(cè)模塊：碰撞檢測(cè)是機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的必要功能之一。 MOPL是一種解釋性的語(yǔ)言，可對(duì)系統(tǒng)圖形進(jìn)行實(shí)時(shí)操作。由于路徑屬于部件，所以路徑將與部件一起運(yùn)動(dòng)。路徑分為普通路徑和焊接路徑，普通路徑只記錄機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程，而在焊接路徑中，標(biāo)簽點(diǎn)還要記錄其性質(zhì)如起弧點(diǎn)、熄弧點(diǎn)等，以及焊接參數(shù)。89第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)建立的工作單元實(shí)例部件裝配成設(shè)備的流程圖90第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)路徑模塊： 首先引入 標(biāo)簽點(diǎn) （ Tag Point） 的概念。誤差的校正： 離線編程系統(tǒng)中的仿真模型與實(shí)際機(jī)器人模型存在誤差，需要對(duì)這些誤差進(jìn)行校正。 利用相交部分的體積可以仿真力覺傳感器。在離線編程系統(tǒng)中，對(duì)這些傳感器進(jìn)行建模并仿真是很重要的。83第二節(jié) 弧焊機(jī)器人離線編程技術(shù)并行操作： 有些場(chǎng)合常涉及到兩個(gè)或多個(gè)機(jī)器人同時(shí)完成一個(gè)作業(yè)，有時(shí)，既使一個(gè)機(jī)器人工作，也常需要和變位機(jī)、傳送帶等系統(tǒng)配合。由于不同機(jī)器人廠家所采用的軌跡規(guī)劃算