王振江

(Delcam(中國(guó))上海辦事處，上海 200070)

近年來(lái)機(jī)器人在世界上很多國(guó)家都逐漸得到應(yīng)用，鑒于人工智能技術(shù)尤其是仿生技術(shù)還不太成熟，機(jī)器人的應(yīng)用主要還是集中在工業(yè)生產(chǎn)制造領(lǐng)域。包括我們中國(guó)在內(nèi)的不少先進(jìn)制造企業(yè)也陸陸續(xù)續(xù)引入了工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人的諸多優(yōu)勢(shì)已得到各行各業(yè)的廣泛認(rèn)可。將機(jī)器人引入生產(chǎn)流程的制造商，絕大部分都看到了產(chǎn)能與效率的顯著改觀。不久前，國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)(The International Federation of Robotics，IFR)經(jīng)調(diào)查得出制造商投資機(jī)器人的10大理由，這10大理由包括降低運(yùn)營(yíng)成本、提升產(chǎn)品質(zhì)量和一致性、改善員工工作條件、擴(kuò)大產(chǎn)量、增強(qiáng)制造柔性、減少原料浪費(fèi)、提高良品率等。

多達(dá)6軸及以上的Robot具備了更大的加工自由度，適合復(fù)雜零部件的加工;Robot對(duì)場(chǎng)地的要求比較低，對(duì)惡劣環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)，特別適合高噪聲、高粉塵、高溫、有毒、寒冷和核放射等對(duì)人體危害較大的惡劣環(huán)境;Robot的“關(guān)節(jié)臂”比較長(zhǎng)，也非常適合大型零部件的加工。

Robot設(shè)備目前被廣泛應(yīng)用于:

(1)加工:石材和木材等材料的雕刻、模型加工(泡沫、樹(shù)脂……);

(2)剪切:使用銑削刀具、專用刀具、噴水器等修剪很多種類的材料;

(3)鉆孔:對(duì)很多種類的材料進(jìn)行快速鉆孔;

(4)焊接/噴涂:等離子切割、激光切割、電鍍、噴涂;

(5)測(cè)量:非破壞性驗(yàn)證量測(cè);

(6)搬運(yùn)、裝配等等其他眾多場(chǎng)所。

英國(guó)Delcam軟件公司在加工制造領(lǐng)域提供了高端的PowerMILL、PartMaker、FeatureCAM、ArtCAM及DentMILL等軟件，分別應(yīng)用于各種制造領(lǐng)域。該公司在最近幾年還推出了基于PowerMILL平臺(tái)的工業(yè)機(jī)器人編程軟件PowerMILL Robot Interface，這款軟件最近幾年在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，解決了Robot機(jī)器人自帶編程系統(tǒng)對(duì)于復(fù)雜程序尤其是銑削切割程序處理能力略顯不足的問(wèn)題，能夠進(jìn)行機(jī)器人的離線編程，對(duì)于機(jī)器人的控制技術(shù)方面有著極為重要的意義。

PowerMILL Robot Interface支持目前世界上主流的 Robot設(shè)備，比如:FANUC、ABB、KUKA、STABLI和 MOTMAN等著名的機(jī)器人，也可以根據(jù)需求定制不同的Robot編程系統(tǒng)。

圖1是一個(gè)6軸的典型Robot模型，PowerMILL Robot Interface的離線編程流程如圖2。

下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)簡(jiǎn)要說(shuō)明PowerMILL Robot Interface的離線編程。

(1)編寫(xiě)軌跡路徑:加載項(xiàng)目文件“DemoToolControl1”到 PowerMILL Robot Interface軟件，范例文件可以在軟件安裝后的目錄找到:C:Program Files(x86)DelcamDelcam PowerMILL Robot Interface 2012(x.x.xx)LibraryProjectsDemoToolControl1，見(jiàn)圖3(可以看到該項(xiàng)目文件中已經(jīng)存在了2個(gè)軌跡，因?yàn)榈毒呗窂杰壽E的軌跡編制比較簡(jiǎn)單，基本上和PowerMILL軟件是相同的，鑒于篇幅限制在此不做詳述)。

(2)選擇軌跡路徑:左側(cè)邊欄(圖3)激活刀具路徑Knife路徑。

(3)選擇Robot機(jī)床:從右側(cè)邊欄頂端選擇“Robot”，可以看到默認(rèn)的庫(kù)里面已經(jīng)有一些品牌(FANUC、ABB等)的Robot在機(jī)床庫(kù)中了，在這里我們鼠標(biāo)左鍵雙擊選擇Delcam－6X－Knife機(jī)器人設(shè)備。這臺(tái)設(shè)備已經(jīng)裝載了“扁形”的切割刀頭。

(4)設(shè)定工件及機(jī)床位置:在“Simulation”狀態(tài)下，選擇圖標(biāo)使Robot設(shè)備初始化到缺省位置。

(5)仿真軌跡:點(diǎn)擊“Play”按鈕，開(kāi)始仿真。觀察仿真狀態(tài)，放大后見(jiàn)圖4。從圖4右圖可以明顯看到刀具過(guò)切到工件內(nèi)部區(qū)域，需要進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整軌跡。

(6)優(yōu)化軌跡路徑:選擇“follow”圖標(biāo)，并設(shè)定相關(guān)矢量參數(shù)為1、0、0及角度為90°(見(jiàn)圖5)。再次按照上述第4步進(jìn)行仿真。觀察仿真狀態(tài)，放大局部后見(jiàn)圖6，可以明顯看到“扁形”刀具已經(jīng)和工件的輪廓完全相切，解決了之前的“過(guò)切”現(xiàn)象。

(7)記錄軌跡路徑到文件:點(diǎn)擊“回到起始點(diǎn)”按鈕，點(diǎn)擊“記錄仿真”按鈕，并根據(jù)彈出窗口存儲(chǔ)1個(gè)*.robsim文件到硬盤(pán)上。繼續(xù)上述第5步的過(guò)程進(jìn)行仿真，仿真結(jié)束后點(diǎn)擊“停止按鈕”。

(8)轉(zhuǎn)換到Robot能夠識(shí)別的語(yǔ)言:按照?qǐng)D7設(shè)置，并點(diǎn)擊“Write robot program”按鈕寫(xiě)入。

(9)檢視編譯后的語(yǔ)言并傳輸給Robot:用記事本打開(kāi)得到的文件，內(nèi)容如圖8(僅截取了部分代碼)。

鑒于篇幅所限，對(duì)于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡路徑的編修優(yōu)化還有許多沒(méi)有和大家分享，通過(guò)Delcam公司的PowerMILL Robot Interface編程系統(tǒng)可以非常便捷地對(duì)機(jī)器人程序進(jìn)行離線編寫(xiě)與優(yōu)化。

PowerMILL Robot Interface的特點(diǎn):

(1)軟件離線編程，編程更高效;軟件易學(xué)易用，具有人性化的操作界面;可控性極強(qiáng)的后編輯能力，容易優(yōu)化各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng);可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的模板進(jìn)行編程、標(biāo)準(zhǔn)化的刀具庫(kù)管理系統(tǒng)，讓車間的管理更容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。

(2)支持機(jī)器人定位換刀功能;支持機(jī)器人裝卸、搬運(yùn)等定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)功能、支持機(jī)器人弧焊和激光焊等焊接功能;支持機(jī)器人發(fā)泡取件、火焰切割、注塑取件及水刀切割等;支持機(jī)器人對(duì)復(fù)雜零件的銑削處理。

(3)離線編制的程序可以直接被機(jī)器人讀取采用。

(4)真實(shí)模擬實(shí)際工作環(huán)境。

Delcam的離線編程系統(tǒng)使得技術(shù)人員對(duì)工業(yè)機(jī)器人的控制變得輕而易舉，特有的離線和仿真技術(shù)幫助我們脫機(jī)編制優(yōu)化的程序，減少現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證等待時(shí)間，減少出錯(cuò)及不必要的風(fēng)險(xiǎn)，降低安全隱患。