劉 娜

（撫順礦務(wù)局職工工學(xué)院 遼寧 撫順 113000）

1 IML語言

IML語言是由日本九州大學(xué)開發(fā)，并應(yīng)用于工業(yè)控制中的一種高級(jí)語言，特點(diǎn)是程序可讀性高、可移植性高、通用性好，尤其是一些特別復(fù)雜的非線性動(dòng)作都可以用簡單的語法或指令來完成，對(duì)于初學(xué)者來講，簡單、易學(xué)、好掌握。IML語言使用的坐標(biāo)系分為兩種，一種是以機(jī)器人底座的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)建立的直角坐標(biāo)系，以底座的轉(zhuǎn)動(dòng)來描述機(jī)器人的位置。另一種是以機(jī)器人手爪的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)，利用手爪的移動(dòng)距離來描述機(jī)器人的位置和工件距離。通過一些指令，如MOVE、SPEED、STOP、OPEN、CLOSE等指令來編制程序，用來描述機(jī)器人的初始狀態(tài)、移動(dòng)點(diǎn)、臨界點(diǎn)、接近點(diǎn)、作用點(diǎn)、規(guī)避點(diǎn)、原點(diǎn)等，利用這些點(diǎn)的坐標(biāo)來參考加工物件的距離，以及采用什么樣的軌跡去接近目標(biāo)物。

IML語言的編制是通過一系列的基本程序來實(shí)現(xiàn)的，例如機(jī)器人在示教尋找機(jī)器人運(yùn)行軌跡，手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人手臂從原點(diǎn)出發(fā)接近目標(biāo)物，一般處于目標(biāo)物的上方（以焊接機(jī)器人為例），降低速度垂直向下移動(dòng)使焊槍慢慢靠近焊接點(diǎn)，但不能完全接觸；焊槍從接觸點(diǎn)開始焊接，不管是直線焊接，還是圓弧焊接，到達(dá)終止點(diǎn)；結(jié)束后，焊槍慢慢垂直向上移動(dòng)，到達(dá)臨界點(diǎn)；從臨界點(diǎn)回到原點(diǎn)；這四個(gè)不同的動(dòng)作是由四個(gè)不同的基本程序來實(shí)現(xiàn)，綜合為一個(gè)完整的程序。整個(gè)程序的實(shí)現(xiàn)大體可歸納為五個(gè)步驟：運(yùn)算能力，是工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心能力之一，主要是通過傳感器來分析和計(jì)算工業(yè)機(jī)器人和目標(biāo)工件之間的距離和行進(jìn)軌跡，一般是幾何運(yùn)算。決策能力，將運(yùn)算能力的結(jié)果反饋給控制系統(tǒng)，決定下一步如何進(jìn)行加工，一般是尋求最短的加工路徑和最短的加工時(shí)間。通訊能力，主要是操作者和機(jī)器人之間的人機(jī)交互，一方面是機(jī)器人根據(jù)操作者輸入的指令來進(jìn)行操作，另一方面就是操作者知道機(jī)器人下一步干什么，怎么干，一旦出現(xiàn)錯(cuò)誤或誤操作，操作者可以及時(shí)的命令機(jī)器人停止工作，返回原點(diǎn)。執(zhí)行能力，主要是機(jī)器人的動(dòng)作，就像一個(gè)人的手臂，完成一個(gè)動(dòng)作有很多種方法，機(jī)器人也是一樣，最常用的就是給伺服系統(tǒng)提供關(guān)節(jié)的位姿，伺服系統(tǒng)就會(huì)帶動(dòng)關(guān)節(jié)到達(dá)指定的位置，一個(gè)動(dòng)作完成后，下一個(gè)伺服系統(tǒng)就會(huì)給下一個(gè)關(guān)節(jié)位姿，……，最直接的方法就是建立直角坐標(biāo)系，讓機(jī)器人手臂在直角坐標(biāo)系下完成整個(gè)軌跡的平滑運(yùn)動(dòng)。傳感器，一般是和計(jì)算機(jī)連接起來使用，傳感器的精度直接影響到機(jī)器人手臂移動(dòng)的準(zhǔn)確度，同時(shí)也受機(jī)器人精度、力矩、接近的角度、障礙物的距離等的影響。

2 離線編程軟件

說到離線編程軟件，不得不提手動(dòng)示教。手動(dòng)示教是通過機(jī)器人自帶的示教器來實(shí)現(xiàn)的，示教器通過通訊電纜和控制器相連，操作者通過示教器中的命令來直接控制機(jī)器人的動(dòng)作，選擇合理的速度。同時(shí)，示教器的屏幕反映機(jī)器人的動(dòng)作關(guān)節(jié)、速度、主要參數(shù)，能修改的為深藍(lán)式字條，不能修改的為淺藍(lán)式的字條?？梢哉f，手動(dòng)示教是離線編程的基礎(chǔ)。

機(jī)器人發(fā)明至今，示教編程一直是主要的程序編制方法，隨著工業(yè)信息化的不斷發(fā)展，示教編程的缺點(diǎn)不斷成為工業(yè)加工領(lǐng)域的阻礙性因素。示教編程的特點(diǎn)是在示教的過程中，機(jī)器人必須脫離生產(chǎn)線來模擬工作過程，那么一系列的相關(guān)設(shè)備必須停止工作，犧牲了不少時(shí)間。再者，對(duì)于一些簡單的工藝過程，操作者可以通過經(jīng)驗(yàn)或簡單的運(yùn)算就可以編制運(yùn)行軌跡，但是復(fù)雜的工藝要求，操作者就不可能及時(shí)的編制機(jī)器人運(yùn)行軌跡。為了彌補(bǔ)這種工藝上的不足，產(chǎn)生了離線編程軟件，但是離線編程軟件和手動(dòng)示教不是從屬關(guān)系，兩者相輔相成，更不是人們所說的替代品。手動(dòng)示教和離線編程軟件都有其適用范圍，如簡單零件的加工就用手動(dòng)示教，這樣可以節(jié)省時(shí)間，規(guī)避很多不需要的動(dòng)作；復(fù)雜零件的加工，就使用離線編程軟件，在編制程序的過程中，不斷的修正，不斷的模擬，使機(jī)器人的運(yùn)行軌跡不斷的和實(shí)際加工相吻合。

國內(nèi)外離線編程軟件種類繁多，大體可分為通用型和專用型兩種。通用型編程軟件可以共享，在不同廠家、不同型號(hào)的機(jī)器人上都可以使用，一般是機(jī)器人生產(chǎn)廠家和軟件公司聯(lián)合研發(fā)的一種適用于不用型號(hào)機(jī)器人的軟件。優(yōu)點(diǎn)是不分機(jī)器人的廠家、不分機(jī)器人的類型；缺點(diǎn)是針對(duì)具體品牌機(jī)器人來講，執(zhí)行力不足，精度不高，對(duì)于復(fù)雜的加工動(dòng)作來講，適用性不高。專用型離線編程軟件具體針對(duì)某一種機(jī)器人而研發(fā)的軟件，一般是機(jī)器人生產(chǎn)廠家自己的研發(fā)團(tuán)隊(duì)開發(fā)的，具有壟斷性。因?yàn)檫@樣的軟件針對(duì)具體機(jī)器人參數(shù)設(shè)計(jì)研發(fā)，兼容性更好，執(zhí)行力更強(qiáng)，有較好的通訊能力和人機(jī)交互能力，但缺點(diǎn)是價(jià)位高，不可以共享，買一臺(tái)機(jī)器人就買一套編程軟件，這樣成本較高，適合于大型企業(yè)的生產(chǎn)線或外資企業(yè)的流水線生產(chǎn)。對(duì)于科研機(jī)構(gòu)或教學(xué)行業(yè)，通用型編程軟件比較適合，成本較低，可移植性高，學(xué)習(xí)方便，利用率高。

（1）通用型編程軟件：RobotMaster是加拿大一家軟件公司開發(fā)，在同類中比較好的離線編程軟件，其集成了編程、模擬、源代碼的生成、可移植性的動(dòng)能，只要操作者設(shè)定好路徑，離線編程軟件自動(dòng)完成程序的編制，方便而且節(jié)省時(shí)間。對(duì)于汽車領(lǐng)域來講，非常適合，常用于汽車鈑金、噴漆、焊接等方面，缺點(diǎn)是只能單一進(jìn)行仿真，對(duì)于多臺(tái)機(jī)器人協(xié)同合作，存在弊端，不能同時(shí)仿真，這能單一進(jìn)行，最后綜合，使用不方便。還有RobotWorks、RobotMove等通用型編程軟件。

（2）專用型離線編程軟件：RobotStudio軟件是ABB機(jī)器人專用的離線編程軟件；RobotGuide軟件是Fanuc機(jī)器人專用的離線編程軟件；KUKASim軟件是KUKA公司機(jī)器人專用的離線編程軟件；等等。這些軟件是由本公司或委托軟件公司開發(fā)的，針對(duì)具體的品牌參數(shù)，具有很強(qiáng)的執(zhí)行力，具有強(qiáng)大的功能，同時(shí)保證機(jī)器人系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，對(duì)于機(jī)器人本體和控制器、示教器的通訊也是不錯(cuò)的。

3 結(jié)語

手動(dòng)示教編程和離線編程軟件相輔相成，都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和使用范圍。那么通用型編程軟件和專用型編程軟件同樣具有優(yōu)點(diǎn)和弊端，在選擇上，科研機(jī)構(gòu)、教育行業(yè)通用型編程軟件比較適合；工業(yè)控制中，尤其是精度較高的領(lǐng)域，選擇專用型編程軟件?？傊?，不管是手動(dòng)示教還是離線編程軟件的使用，都是歸結(jié)為機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡程序的設(shè)計(jì)，而不是軌跡程序的生成。離線編程軟件是機(jī)器人運(yùn)行軌跡設(shè)計(jì)的工具，在模擬仿真中帶來了很多便利，具體在實(shí)際中能否實(shí)現(xiàn)等量的價(jià)值，還需要通過實(shí)踐檢驗(yàn)。

[1]熊有倫.機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ).華中理工大學(xué)出版社，1992.

[2]張福學(xué).機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用.電子工業(yè)出版杜，2000.

[3]付宜利，趙春霞.機(jī)器人離線編程技術(shù)與系統(tǒng).組臺(tái)機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù).1995.1.