数控机器人编程

⑴ 浅谈机器人示教编程和离线编程的区别

随着科学技术日新月异的进步，工业机器人已成为当今工业生产上重要的组成部分，它可以很精确的完成形形**的任务和操作。相比于人类的局限性而言它们有更为广泛的应用空间。机器人技术的提出大约也有五六十年的时间了，到了七十年代后，随着计算机的发展，机器人才广泛应用于工业的生产上。随着机器人的广泛应用，机器人技术也由单一的工业生产方面进一步向各个领域延伸和应用，由此出现了一批能够应用于建筑、医疗、飞行领域的机器人。
九十年代以后，由于人工智能、机械电子和计算机技术以及传感器技术的迅猛发展，使得机器人技术更上一个新的台阶，所以说机器人技术将沿着智能化、复杂化的趋势发展下去。
简单的说机器人就是一种能够自动执行程序，完成工作的机械装置，它可以通过预先设定好的程序进行工作，也可以通过某种通讯设备与人类进行沟通已完成预定的任务。
既然机器人的智能化发展是一个大的趋势，那么对于它是如何完成既定的工作的话我们就要谈到机器人的编程方式了。
首先说一下机器人编程是为了让机器人自动执行某项操作任务而人工为其编写的动作顺序程序。根据机器人控制器类型以及芯片复杂程度的不同，通常可采用多种方式为其编程。通常的机器人编程方式有以下两种：
第一种是手动示教编程即操作人员通过示教器，手动控制机器人的关节运动，以使机器人运动到预定的位置，同时将该位置进行记录，并传递到机器人控制器中，之后的机器人可根据指令自动重复该任务，操作人员也可以选择不同的坐标系对机器人进行示教。下面是从网上搜到的一个示教编程图片，看的小萌着实捏了一把汗，看来为了做示教编程，还得马上减肥去，然后再练练深蹲，劈叉，干脆还是练瑜伽好了~

然后再说说示教器，各家机器人的示教器可谓五花八门，操作也不一样，还是现在智能手机好，苹果和安卓两家一统下了。下面是小萌从网上搜到的一些示教器的图片分享给各位想学机器人编程的小伙伴。

这只是小萌搜到的一部分示教器图片，看到他们，不禁感叹，纵使小萌我青春年少，可要把他们都学会，得何年何月啊，难道要交给我的接班人小小萌来完成?
以上是对示教编程的一个总结，想必大家对示教编程也有一定的了解了，下面总结一下示教编程的弊端：
1、示教在线编程过程繁琐、效率低。
2、精度完全是靠示教者的目测决定，而且对于复杂的路径示教在线编程难以取得令人满意的效果。
3、示教器种类太多，学习量太大。
4、示教过程容易发生事故，轻则撞坏设备，重则撞伤人。
5、对实际的机器人进行示教时要占用机器人。
手动示教编程暂且就先说到这里，下面就来说说第二种机器人编程方式即离线编程。
离线编程是当前较为流行的一种编程方式，首先谈谈什么是离线编程，在小萌看来，所谓示教编程，因为示教器与机器人要通过线缆连接，而且必须在工作现场编程，所以又可以叫在线编程或现场编程。离线编程，顾名思义，就是不用在环境吵杂的现场，这对小萌这样爱美的小女子来说，是多大的福音啊，感觉瞬间变的高大上了，仿佛从卓大师的《摩登时代》一下跨进了美国大片《阿凡达》。言归正传，离线编程，是通过软件，是在电脑里重建整个工作场景的三维虚拟环境，然后软件可以根据要工加零件的大小、形状、材料，同时配合软件操作者的一些操作，自动生成机器人的运动轨迹，即控制指令。离线编程克服了在线示教编程的很多缺点，充分利用了计算机的功能，减少了编写机器人程序所需要的时间成本，同时也降低了在线示教编程的不便。
说到离线编程就不得不说说离线编程软件了，提到这里大家能听过的像RobotArt、RobotMaster、RobotWorks、RobotStudio等，这些都是在离线编程行业中首屈一指的大牛。以北京华航的RobotArt离线编程软件为例，这款离线编程软件虽说是国产的，但其公司技术背景一是北航机器人研究所与CAD中心数十年的航空航天项目经验，二是数几十人的优秀研发团队，所以说和RobotMaster、RobotWorks、RobotStudio相比起来功能却一点也不逊色，而且有航空航天背景，是目前离线编程软件国内品牌中的顶尖的软件。软件最大特点是根据虚拟场景中的零件形状，自动生成加工轨迹，并且可以控制大部分主流机器人，对国内机器人支持也是棒棒哒!软件根据几何数模的拓扑信息生成机器人运动轨迹，之后轨迹仿真、路径优化、后置代码一气呵成，同时集碰撞检测、场景渲染、动画输出于一体，可快速生成效果逼真的模拟动画。广泛应用于打磨、去毛刺、焊接、激光切割、数控加工等领域。下图就是这款软件的一个界面：

总结一下这款软件的优点在于：
1.支持多种格式的三维CAD模型，可导入扩展名为step、igs、stl、x_t、prt(UG)、prt(ProE)、CATPart、sldpart等格式;
2.支持多种品牌工业机器人离线编程操作，如ABB、KUKA、Fanuc、Yaskawa、Staubli、KEBA系列、新时达、广数等);
3.拥有大量航空航天高端应用经验;
4.自动识别与搜索CAD模型的点、线、面信息生成轨迹;
5.轨迹与CAD模型特征关联，模型移动或变形，轨迹自动变化;
6.一键优化轨迹与几何级别的碰撞检测;
7.支持多种工艺包，如切割、焊接、喷涂、去毛刺、数控加工;
8.支持将整个工作站仿真动画发布到网页、手机端;
不过这款软件对国外的一些小品牌的机器人暂且还不支持。
机器人离线编程系统正朝着一个智能化、专用化的方向发展，用户操作越来越简单方便，并且能够快速生成控制程序。在某些具体的应用领域可以实现参数化，极大的简化了用户的操作。同时机器人离线编程技术对机器人的推广应用及其工作效率的提升有着重要的意义，离线编程可以大幅度节约制造时间，实现机器人的实时仿真，为机器人的编程和调试提供灵活的工作环境所以说离线编程是机器人发展的一个大的方向。

⑵ 数控编程人员在数控编程和加工时使用的坐标系是什么坐标系

数控编程人员在数控编程和加工时使用的坐标系是：工件坐标系。

工件坐标系是编程时使用的坐标系，又称编程坐标系，该坐标系是人为设定的。建立工件坐标系是数控车床加工前的必不可少的一步。不同的系统，其方法各不相同。

工件坐标系是以工件为基准来描述TCP运动的虚拟笛卡尔直角坐标系，工件坐标系方向的确定同样是根据右手定则来确定的。

通过建立工件坐标系，机器人需要对不同位置的工件进行相同作业时，只需改变工件坐标系的数据（wobjdata），就能保证TCP到达规定的指令点，而无需对程序进行其他修改。

(2)数控机器人编程扩展阅读

坐标系的作用是，在测量机行程的3D空间内定义零件位置和方向，它能具体的告诉测量机零件摆放在哪里（X/Y/Z的零点），是一个什么样的角度（I/J/K矢量）。而如果零件尚没有建立坐标系，那么它会拥有六个自由度：旋转的三个度（关于 X/Y/Z轴）和平移的三个度（关于X/Y/Z轴的零点）。

坐标系创建基本法则：找正、旋转、原点

1、找正

约束旋转的两个度，使找正的轴匹配于选定特征的矢量。

要求：这是一个主要基准而且必须是具备矢量的3D特征。

典型特征：平面，圆柱，圆锥或者一个构造3D特征。

2、旋转

约束旋转的一个度。以找正的轴为中心使旋转的轴匹配于选定特征的矢量。

要求：这是第二或者是第三基准，且必须是具备矢量2D或3D特征。

典型特征：平面，圆柱，圆锥或者一个构造的2D/3D特征，例如选择任何两个点类型特征来构造一条用于旋转的直线。

3、原点

在X，Y，Z轴约束平移的三个度（原点）。

要求：按照第一，第二，第三基准的顺序或者根据图纸具体要求设置原点。

典型特征：任何特征。