編：張山

發：03/03/2019

按：為便于更多讀者朋友了解工業機器人離線編程/仿真，本文中盡量規避專業名詞和深入的專業講解。

——————————————————————————————————

國內工業機器人應用領域越來越廣：原來只能替代簡單的體力工作，如裝配、搬運等，到替代一些需要工人具備相應技能才能做的工作或替代原本需要昂貴的專用設備才能做的加工，如切割、打磨拋光、去毛刺、噴涂、點膠、淬火、掃描檢測、焊接、3D打印等。較之裝配、搬運這些點到點的機器人應用，切割、拋光等應用的機器人工作軌跡變得復雜起來，面臨著軌跡復雜、精度要求高等難題。在這種情況下，傳統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，影響了產品品質和造成機器人停機等損失。于是運用離線編程軟件來規劃機器人的工作軌跡就是必然，并且越來越普及。但初用機器人離線編程軟件的朋友，總會發現實際生產的加工軌跡與軟件中生成的機器人工作軌跡之間存在誤差，甚至有時這種誤差還較大。作為從業人員，我嘗試來對此類誤差進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，用機器人控制器(示教盤)引導機器人從一個點到另一個點，逐點合成整個的機器人工作軌跡(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的機器人工作站搭建一套對應的虛擬三維場景，并在此場景中配置機器人、工具、工件、外部軸等生產要素，通過這一系列的操作來生成用于生產的機器人工作軌跡。

那么問題就來了，軟件中生成的軌跡能否被機器人100%地準確無誤地執行呢？軟件中仿真的場景與真實的機器人工作站是否完全一致呢？

下面我們針對這兩個問題進行分析與解決：

一、軟件中生成的軌跡能否被機器人100%地準確無誤地執行呢？

手工示教方式編程，由人使用控制器直接操縱機器人來規劃工作軌跡，想保證機器人工作軌跡的精度，我們考慮的是機器人的重復定位精度(顧名思義，就是機器人重復到達一個指定點的誤差最大值)，能夠直觀看到，易于理解。

而離線編程軟件方式編程，由人在軟件中規劃機器人的工作軌跡，并轉換成機器人能夠識別的執行代碼，傳輸到機器人，然后機器人按照代碼來執行。理論上，同一段代碼放到同一品牌、型號的機器人上，機器人執行的運行軌跡應該完全一致。但是由于機器人生產廠家在制造過程中，存在誤差，造成實際情況并非如此。各大機器人廠商提供的精度參數都是重復定位精度，可達到0.05mm，或0.02mm，但不會提供絕對定位精度。

解決辦法：針對機器人本體，做絕對精度的標定(檢測機器人執行代碼到達的實際點與理論點間的誤差，并通過算法，予以補償、校正)。具體標定的方法本文中就不展開來講了，有興趣的讀者可以跟進。

機器人絕對精度標定-激光追蹤法

二、軟件中仿真的場景與真實的機器人工作站是否完全一致呢？

顯然手工示教方式沒有這個問題，但用軟件來編程就需要考慮了。一個機器人工作單元，主要包含機器人、執行加工所使用的工具、待加工的工件，和根據實際情況選配的外部轉臺、轉軸等。離線編程軟件把這些工作站物體用其三維數學模型來呈現，并依據模型來規劃機器人加工軌跡。

離線編程軟件中機器人

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

1、工具與機器人的空間相對關系

在大多數機器人應用中，工具是固定在機器人末端上，我們先討論這種情形。工具面向工件的一端的頂點，我們稱之為“TCP”(工具頂點 tool center point)，我們要保證軟件中TCP與機器人間的空間相對關系與真實生產環境下一致，就要對TCP進行標定(測量與補償誤差)。然后將標定數值輸入到離線編程軟件中，由軟件來自動對工具與機器人的空間相對關系進行調整，保持軟件與現實中一致。工件固定在機器人末端的情形的處理與此相似。

傳統的TCP標定方法

需要指出的是，上圖中的傳統的TCP標定方法在實際操作中很不方便，即使熟練的操作人員也很容易把測量頭尖端撞彎，同時標定精度受肉眼觀察所限。推薦下圖所示的自動化TCP標定方法：

TCP自動標定

2、工件與機器人的空間相對關系

與1中同樣道理，我們要保證工件與機器人的空間相對關系在軟件中和現實中一致，也需要對工件進行標定。

利用離線編程軟件HiperMOS內置的工件標定模塊，選取工件的幾個特征面(由軟件判斷幾個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行相應操作，完成工件相對于機器人的空間關系標定。

工件標定-機器人三維激光切割

3、外部轉臺、轉軸等與機器人的空間相對關系

較之工件標定要簡單，同樣可以在軟件內置功能模塊中完成。

4、工件來料的一致性高低對加工誤差的影響

有了123項的標定必要性認識后，再討論工件就變得容易些了。工件來料一致性低會導致機器人加工的最終成品誤差超出規定，這種情況就需要工廠對其上道生產工序進行檢討、改進生產與管理了。

5、工裝、夾具的設計與操作工放置工件的準確性

通過精度提升來優化以上兩大方面的誤差，可以使機器人離線編程應用于實際生產的精度獲得提高，讓機器人可以應用于激光切割、打磨拋光、去毛刺、噴涂、點膠、淬火、熔覆、掃描檢測、焊接、3D打印等復雜加工領域。

總結

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...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。