機(jī)器人離線(xiàn)編程軟件在軌跡示教與節(jié)拍核算教學(xué)中的組織
工業(yè)機(jī)器人實(shí)訓(xùn)中，示教器上反復(fù)調(diào)整點(diǎn)位會(huì)占用大量課時(shí)，一臺(tái)設(shè)備同時(shí)只能供一組學(xué)員使用。機(jī)器人離線(xiàn)編程軟件把示教環(huán)節(jié)搬到計(jì)算機(jī)上，學(xué)員先在虛擬工作站中完成軌跡規(guī)劃與碰撞檢查，再到設(shè)備上驗(yàn)證，設(shè)備利用效率隨之提升。
工作站建模與工具坐標(biāo)標(biāo)定
建模精度決定離線(xiàn)程序能否直接使用。機(jī)器人本體與夾具按實(shí)際尺寸建模，誤差宜控制在 2 毫米以?xún)?nèi)；工件的定位面與夾具的夾緊面要準(zhǔn)確表達(dá)，否則軌跡會(huì)整體偏移。導(dǎo)入通用三維格式文件后，應(yīng)核對(duì)單位與坐標(biāo)系原點(diǎn)。
工具坐標(biāo)標(biāo)定是仿真與實(shí)機(jī)的連接點(diǎn)。工具中心點(diǎn)可用四點(diǎn)法或六點(diǎn)法標(biāo)定，標(biāo)定后記錄坐標(biāo)值與誤差量。若教師端已在設(shè)備上完成標(biāo)定，可把數(shù)值直接導(dǎo)入仿真環(huán)境，避免同一套工具在兩處出現(xiàn)不同參數(shù)。仿真環(huán)境的庫(kù)文件需要與實(shí)際控制器版本對(duì)應(yīng)，版本不一致時(shí)部分指令可能無(wú)法識(shí)別。每臺(tái)設(shè)備旁張貼一份控制器版本與后處理器對(duì)應(yīng)表，編程前先核對(duì)，能減少下發(fā)后反復(fù)調(diào)試的時(shí)間。
軌跡示教的兩種路徑生成方式
一是逐點(diǎn)示教，在仿真界面中點(diǎn)取關(guān)鍵位置并設(shè)置姿態(tài)；二是自動(dòng)路徑生成，沿模型邊緣提取曲線(xiàn)并生成軌跡。前者適合焊接與涂膠這類(lèi)需要控制姿態(tài)的作業(yè)，后者適合搬運(yùn)與碼垛這類(lèi)以位置為主的作業(yè)。
姿態(tài)設(shè)置需注意關(guān)節(jié)限位與奇異位形。六軸機(jī)器人在腕部接近奇異位形時(shí)，關(guān)節(jié)速度會(huì)出現(xiàn)突變，實(shí)際運(yùn)行中表現(xiàn)為抖動(dòng)。仿真中可在軌跡上增加過(guò)渡點(diǎn)，或改變工件擺放方向，把奇異區(qū)域移出工作路徑。
節(jié)拍核算與干涉檢查
節(jié)拍核算按各段軌跡的運(yùn)行時(shí)間疊加，加速度與速度參數(shù)按設(shè)備實(shí)際能力設(shè)定。取件、放置與返回三段的時(shí)間分別記錄，可以判斷瓶頸落在哪一段。若搬運(yùn)節(jié)拍要求為 12 秒以?xún)?nèi)，而仿真給出 15 秒，就需要調(diào)整抓取高度或改用更高速度檔位。核算時(shí)還應(yīng)把等待信號(hào)的時(shí)間計(jì)入，例如等待夾具閉合與等待輸送線(xiàn)到位的時(shí)間。這部分時(shí)間常被忽略，實(shí)際運(yùn)行中卻是節(jié)拍偏長(zhǎng)的主要原因之一，仿真軟件可把等待指令的時(shí)長(zhǎng)單獨(dú)統(tǒng)計(jì)出來(lái)。
干涉檢查除機(jī)器人各軸之間的自碰撞外，還要檢查與夾具、料架以及安全圍欄的距離。軟件通常提供安全距離參數(shù)，按 50 毫米設(shè)置可留出一定余量。檢查結(jié)果以碰撞清單的形式導(dǎo)出，逐條修改后重新驗(yàn)證。
程序下發(fā)與現(xiàn)場(chǎng)微調(diào)
仿真程序下發(fā)到控制器前，需確認(rèn)后處理器與機(jī)器人型號(hào)、控制柜版本匹配。下發(fā)后先在低速模式下試運(yùn)行，確認(rèn)軌跡無(wú)明顯偏差再逐步提速。現(xiàn)場(chǎng)偏差常來(lái)源于工件定位方式，若夾具重復(fù)定位精度不高，可把關(guān)鍵點(diǎn)位改為觸摸尋位。
教學(xué)組織上可把學(xué)員分為兩組，一組負(fù)責(zé)離線(xiàn)編程，一組負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，完成后互換角色。兩組分別記錄程序的修改次數(shù)與驗(yàn)證耗時(shí)，這些數(shù)據(jù)能說(shuō)明仿真與實(shí)機(jī)之間的差距究竟有多大。兩組互換角色之后可再安排一次聯(lián)合調(diào)試，由編程方與驗(yàn)證方共同說(shuō)明程序修改的理由。這種做法能把仿真階段的設(shè)計(jì)意圖與實(shí)際約束擺在同一次討論中，學(xué)員對(duì)偏差來(lái)源的判斷會(huì)更接近真實(shí)工作情形。
離線(xiàn)編程的課程目標(biāo)不是讓學(xué)員記住后處理器的各個(gè)設(shè)置項(xiàng)，而是建立先驗(yàn)證后執(zhí)行的習(xí)慣。把一次完整的驗(yàn)證流程走通之后，學(xué)員在真實(shí)產(chǎn)線(xiàn)上就會(huì)先看干涉區(qū)與節(jié)拍數(shù)據(jù)，而不是直接按下啟動(dòng)按鈕。
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