第6章 机器人编程语言与离线编程

第6章机器人编程语言与离线编程第6章机器人编程语言与离线编程6.1概述6.2编程语言的类型6.3机器人编程语言系统6.4常用的机器人编程语言6.5机器人离线编程6.1概述三种机器人编程方法:示教编程离线编程机器人语言编程6.1概述------示教编程示教编程的特点示教编程用于示教-再现型机器人中，它是目前大多数工业机器人的编程方式，在机器人作业现场进行。示教编程，即操作者根据机器人作业的需要把机器人末端执行器送到目标位置，且处于相应的姿态，然后把这一位置、姿态所对应的关节角度信息记录到存储器保存.示教编程的优点是操作简单，易于掌握，操作者不需要具备专门知识，不需复杂的装置和设备，轨迹修改方便，再现过程快。6.1概述------示教编程示教编程的特点示教编程的缺点为：示教相对于再现所需的时间较长很难示教复杂的运动轨迹及准确度要求高的直线示教轨迹的重复性差无法接受传感器信息难以与其他操作或其他机器人操作同步MATOMAN机器人的示教-再现6.1概述------示教编程MATOMAN机器人的示教-再现日本安川公司生产的MOTOMAN系列工业机器人是一类典型的示教-再现型机器人。该类机器人主要用于焊接、喷涂等作业，通过示教盒实现示教编程。以该类机器人中的MOTOMANUP6型机器人为例，示教操作的步骤如下：打开控制柜上的电源开关，示教盒上部的液晶显示屏显示控制器内部初始化诊断后的初始画面6.1概述------示教编程MATOMAN机器人的示教-再现以该类机器人中的MOTOMANUP6型机器人为例，示教操作的步骤如下：打开控制柜上的电源开关，示教盒上部的液晶显示屏显示控制器内部初始化诊断后的初始画面液晶显示屏开始显示系统控制软件菜单界面左手握示教盒上的伺服安全开关，接通伺服电源，此时控制柜上的伺服电源指示灯亮按下示教盒上的示教锁定操作键，此时控制柜正面再现操作盒上的“REMOTE”指示灯处于熄灭状态6.1概述------示教编程MATOMAN机器人的示教-再现以该类机器人中的MOTOMANUP6型机器人为例，示教操作的步骤如下：液晶显示屏开始显示系统控制软件菜单界面左手握示教盒上的伺服安全开关，接通伺服电源，此时控制柜上的伺服电源指示灯亮按下示教盒上的示教锁定操作键，此时控制柜正面再现操作盒上的“REMOTE”指示灯处于熄灭状态按再现盒上的“TEACH”键6.1概述------示教编程MATOMAN机器人的示教-再现以该类机器人中的MOTOMANUP6型机器人为例，示教操作的步骤如下：液晶显示屏开始显示系统控制软件菜单界面左手握示教盒上的伺服安全开关，接通伺服电源，此时控制柜上的伺服电源指示灯亮按下示教盒上的示教锁定操作键，此时控制柜正面再现操作盒上的“REMOTE”指示灯处于熄灭状态按再现盒上的“TEACH”键，此时机器人即处于示教状态6.1概述------示教编程MATOMAN机器人的示教-再现以该类机器人中的MOTOMANUP6型机器人为例，示教操作的步骤如下：其后的一切示教操作都通过操作示教盒下部的按键进行：－－－》按光标键移动光标，使光标处于显示屏中程序菜单按选择键打开程序菜单，接着按光标键移动光标到新建子菜单，按选择键确认，此时可以创建一个新的示教程序，程序名通过移动光标和选择键的组合来确定6.1概述------示教编程MATOMAN机器人的示教-再现以该类机器人中的MOTOMANUP6型机器人为例，示教操作的步骤如下：其后的一切示教操作都通过操作示教盒下部的按键进行：－－－》光标移动到执行上，创建的程序被送到控制柜的内存中，程序被显示，NOP和END命令自动生成从当前位置移动机器人到完全离开机器人周边物体的位置，输入程序点1。程序点1输入的过程如下：6.1概述------示教编程程序点1输入的过程如下：①用轴操作键把机器人移到适合作业准备的位置。②按插补方式键，把插补方式定为关节插补，在输入缓冲显示行中以MOVJ表示关节插补命令。=＞MOVJVJ=0.78③光标停在行号0000处，按选择键。④光标停在显示速度“VJ=**.**”上，按转换键的同时按光标键，设定再现速度，如设为50%。6.1概述------示教编程程序点1输入的过程如下：④光标停在显示速度“VJ=**.**”上，按转换键的同时按光标键，设定再现速度，如设为50%。=＞MOVJVJ=50.00⑤按回车键，输入程序点1(行0001)。0000NOP0001MOVJVJ=50.000002END6.1概述------示教编程(5)输入程序点2，即确定作业开始位置附近的示教点。程序点2输入的过程如下：①用轴操作键设定机器人为可作业姿态。②用轴操作键移动机器人到适当位置。③按回车键输入程序点2(行0002)。0000NOP0001MOVJVJ=50.000002MOVJVJ=50.000003END6.1概述------示教编程(6)输入作业开始位置程序点3：①按手动速度高或低键选择示教速度。②保持程序点2的姿态不变，按坐标键设定机器人坐标系为直角坐标系，用轴操作键把机器人移到作业开始位置。③光标在0002行上按选择键。④光标位于显示速度“VJ=50.00”上，按转换键的同时按光标键，设定再现速度，例如设为12%。=＞MOVJVJ=12.006.1概述------示教编程(6)输入作业开始位置程序点3：⑤按回车键输入程序点3。0000NOP0001MOVJVJ=50.000002MOVJVJ=50.000003MOVJVJ=12.000004END6.1概述------示教编程(7)输入作业结束位置即程序点4：①用轴操作键把机器人移到作业结束位置；②按插补方式键，设定插补方式为直线插补(MOVL)。如果作业轨迹为圆弧则插补方式为圆弧插补(MOVC)。=＞MOVLV=66③光标在行号0003处，按选择键。④光标位于显示速度“V=66”上，按转换键的同时按光标键，设定再现速度，例如把速度设为138cm/min。6.1概述------示教编程(7)输入作业结束位置即程序点4：=＞MOVLV=138⑤按回车键输入程序点40000NOP0001MOVJVJ=50.000002MOVJVJ=50.000003MOVJVJ=12.000004MOVLV=138.000005END以后的各点分别为把机器人移到不碰工件和夹具的程序点5、机器人回到开始位置附近的程序点6(需经过适当的操作使之与程序点1重合)等6.1概述------示教编程(8)所有各点的示教完成后进行示教轨迹的确认：①把光标移到程序点1所在行。②手动速度设为中速。③按前进键，利用机器人的动作确认每一个程序点。每按一次前进键，机器人移动一个程序点。④程序点完成确认后，机器人回到程序起始处。⑤按下联锁键的同时按试运行键，机器人连续再现所有程序点，一个循环后停止。6.1概述------示教编程MOTOMANUP6机器人用于焊接作业时的示教编程示例图6.1MOTOMANUP6机器人焊接示教6.1概述------示教编程MOTOMANUP6机器人用于焊接作业时的示教编程示例表6.1焊接参考程序行命令内容说明0NOP程序开始1MOVJVJ=25.00移到待机位置程序点12MOVJVJ=25.00移到焊接开始位置附近程序点1表6.1焊接参考程序行命令内容说明0NOP程序开始1MOVJVJ=25.00移到待机位置程序点12MOVJVJ=25.00移到焊接开始位置附近程序点13MOVJVJ=12.5移到焊接开始位置程序点14ARCON焊接开始5MOVLV=50移到焊接结束位置程序点16ARCOF焊接结束7MOVJVJ=25.00移到不碰触工件和夹具的位置程序点18MOVJVJ=25.00移到待机位置程序点19END程序结束6.1概述离线编程离线编程是在专门的软件环境支持下用专用或通用程序在离线情况下进行机器人轨迹规划编程的一种方法。离线编程程序通过支持软件的解释或编译产生目标程序代码，最后生成机器人路径规划数据。一些离线编程系统带有仿真功能，这使得在编程时就解决了障碍干涉和路径优化问题。这种编程方法与数控机床中编制数控加工程序非常类似。离线编程的发展方向是自动编程。6.1概述机器人语言编程机器人语言编程即用专用的机器人语言来描述机器人的动作轨迹。它不但能准确地描述机器人的作业动作，而且能描述机器人的现场作业环境，如对传感器状态信息的描述，更进一步还能引入逻辑判断、决策、规划功能及人工智能。机器人编程语言具有良好的通用性，同一种机器人语言可用于不同类型的机器人，也解决了多台机器人协调工作的问题。6.2编程语言的类型6.2.1动作级编程语言6.2.2对象级编程语言6.2.3任务级编程语言6.2编程语言的类型6.2.1动作级编程语言动作级编程语言是最低一级的机器人语言。它以机器人的运动描述为主，通常一条指令对应机器人的一个动作，表示从机器人的一个位姿运动到另一个位姿。动作级编程语言的优点是比较简单，编程容易。其缺点是功能有限，无法进行繁复的数学运算，不接受浮点数和字符串，子程序不含有自变量；不能接受复杂的传感器信息，只能接受传感器开关信息；与计算机的通信能力很差。6.2编程语言的类型6.2.1动作级编程语言典型的动作级编程语言为VAL语言，如AVL语言语句“MOVETO(destination)”的含义为机器人从当前位姿运动到目的位姿。动作级编程语言编程时分为关节级编程和末端执行器级编程两种：一、关节级编程二、末端执行器级编程6.2.2对象级编程语言6.2编程语言的类型6.2.2对象级编程语言所谓对象即作业及作业物体本身。对象级编程语言是比动作级编程语言高一级的编程语言，它不需要描述机器人手爪的运动，只要由编程人员用程序的形式给出作业本身顺序过程的描述和环境模型的描述，即描述操作物与操作物之间的关系。通过编译程序机器人即能知道如何动作。这类语言典型的例子有AML及AUTOPASS等语言。6.2编程语言的类型6.2.3任务级编程语言任务级编程语言是比前两类更高级的一种语言，也是最理想的机器人高级语言。这类语言不需要用机器人的动作来描述作业任务，也不需要描述机器人对象物的中间状态过程，只需要按照某种规则描述机器人对象物的初始状态和最终目标状态，机器人语言系统即可利用已有的环境信息和知识库、数据库自动进行推理、计算，从而自动生成机器人详细的动作、顺序和数据。6.3机器人编程语言系统6.3.1编程语言系统的组成6.3机器人编程语言系统6.3.1编程语言系统的组成6.3.2编程语言系统的基本功能一、运算功能二、机器人的运动功能三、机器人的决策功能四、机器人的通信功能五、机器人的工具功能六、传感数据处理功能6.4常用的机器人编程语言6.4.1VAL语言6.4.2SIGLA语言6.4.3IML语言6.4.4AL语言6.4常用的机器人编程语言6.4.1VAL语言一、VAL语言及特点VAL语言是美国Unimation公司于1979年推出的一种机器人编程语言，主要配置在PUMA和UNIMATION等型机器人上，是一种专用的动作类描述语言VAL语言可应用于上下两级计算机控制的机器人系统。VAL语言命令简单、清晰易懂VAL语言系统包括文本编辑、系统命令和编程语言三个部分6.4常用的机器人编程语言6.4.1VAL语言一、VAL语言及特点二、VAL语言的指令VAL语言包括监控指令和程序指令两种监控指令有六类，分别为位置及姿态定义指令、程序编辑指令、列表指令、存储指令、控制程序执行指令和系统状态控制指令6.4常用的机器人编程语言6.4.1VAL语言1．监控指令1)位置及姿态定义指令POINT指令：执行终端位置、姿态的齐次