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工业机器人技术基础第6章工业机器人编程技术6.1工业机器人编程方式目录CONTENT6.2工业机器人编程语言概述6.3机器人编程语言简介熟悉工业机器人的编程方式。12学习目标熟悉机器人编程语言的特征和特性。3熟悉工业机器人的编程要求。熟悉机器人编程语言的基本功能。了解机器人编程语言的发展。了解工业机器人常用编程语言。4566.1工业机器人编程方式工业机器人的编程方式可以分为在线编程、离线编程和自主编程三种。6.1.1在线编程要实现工业机器人特定的连贯动作，可以先将连贯动作拆分成机器人关键动作序列，称之为动作节点。在线编程的思路：将机器人调整到第一个动作节点，让机器人储存这个动作节点的位姿，再调整到第二个动作节点并记录位姿，以此类推直至动作结束。在线编程可分为“手把手”示教编程和示教器编程两种（a）“手把手”示教编程（b）示教器示教编程图6-1在线编程类型1．“手把手”示教编程“手把手”示教编程是指操作人员直接用手移动末端执行器确定动作节点，再进行编程。“手把手”示教编程在技术上简单直接，示教过后即可马上应用，而且成本低廉，主要应用在电子技术不够发达的早期工业机器人上面。“手把手”示教编程有以下几个不可避免的缺点：（1）要求操作人员有较多经验，且人工操作繁重。（2）难以操作大型和高减速比的工业机器人。（3）位置不精确，更难以实现精确的路径控制。（4）示教轨迹重复性差。2．示教器示教编程示教器示教编程是利用装在示教盒上的按钮驱动工业机器人按需要的顺序进行操作。虽然为了获得最高的运行效率，但在示教器示教编程方式下却很难实现多关节同时移动。示教器示教编程一般用于对大型机器人或危险作业条件下的工业机器人进行示教，但其仍然沿用在线编程的思路，存在以下几个缺点。（1）难以获得高的控制精度。（2）难以与其他操作同步。（3）有一定的危险性。6.1.2离线编程机器人离线编程可分为基于文本的编程和基于图形的编程两类。基于文本的编程，如早期的POWER语言，是一种机器人专用语言，这种编程方法缺少可视性，在现实中基本不采用。基于图形的编程是利用计算机图形学的研究成果，建立起计算机及其工作环境的几何模型，并利用计算机语言及相关算法，通过对图形的控制和操作，在离线情况下进行机器人作业轨迹的规划。图6-2基于图形的编程软件系统界面表6-1在线编程与离线编程的比较在线编程离线编程需要实际机器人系统和工作环境只需要机器人系统和工作环境的图形模型编程时机器人需停止工作编程时不影响机器人正常工作需在机器人系统上试验程序通过仿真软件试验程序，可预先优化操作方案和运行周期示教精度取决于操作人员经验可用CAD方法进行最佳轨迹规划难以实现复杂的运行轨迹可实现复杂运行轨迹的编程除此之外，离线编程还具有以下几个优点。（1）以前完成的过程或子程序可结合到待编的程序中，对于不同的工作目的，只需要替换一部分特定的程序即可。（2）可通过传感器探测外部信息，实现基于传感器的自动规划功能。（3）程序易于修改，适合中、小批量的生产要求。（4）能够实现多台机器人和外围辅助设备的示教和协调。6.2工业机器人编程语言概述6.2.1工业机器人的编程要求1．能够建立世界模型在进行机器人编程时，需要一种描述物体在三维空间内运动的方式。因此，需要给机器人及其相关物体建立一个基础坐标系，这个坐标系与大地相连，又称为世界坐标系。机器人工作时，为了方便起见，也会建立其他坐标系，同时建立这些坐标系与基础坐标系的变换关系。机器人编程系统应具有在各种坐标系下描述物体位姿和建模的能力。2．能够描述机器人的作业机器人作业的描述与其环境模型密切相关，编程语言水平决定了描述水平。其中，以自然语言输入为最高水平。现有的机器人语言需要给出作业顺序，由语法和词法定义输入语言，并由它描述整个作业。3．能够描述机器人的运动描述机器人需要进行的运动是机器人编程语言的基本功能之一。用户能够运用语言中的运动语句，与路径规划器和发生器连接，允许用户规定路径上的点及目标点，决定是否采用点插补运动或笛卡儿直线运动。用户还可以控制运动速度或运动持续时间。对于简单的运动语句，大多数编程语言具有相似的语法。4．允许用户规定执行流程同计算机编程语言一样，机器人编程系统允许用户规定执行流程，包括试验、转移、循环、调用子程序以及中断等。5．要有良好的编程环境一个好的编程环境有助于提高程序员的工作效率。机械手的程序编制比较困难，其编程趋向于试探对话式。如果用户忙于应付连续重复的编译语言的编辑—编译—执行循环，那么其工作效率必然低下。因此，现在大多数