進入21世紀,機器人已成為現代工業不可缺少的工具,它標志著工業的現代化程度。而隨著計算機技術、微電子技術以及網絡技術的快速發展,機器人技術也得到了迅猛的發展。機器人是一個可編程的機械裝置,其功能的靈活性和智能性很大程度上取決于機器人的編程能力。
由于機器人應用范圍的擴大和所完成任務復雜程度不斷增加,機器人工作任務的編制已經成為一個重要問題。通常,機器入編程方式可分為示教再現編程和離線編程。目前,在國內外生產中應用的機器人系統大多為示教再現型。
而與示教編程相比,離線編程系統具有如下優點:①減少機器人停機的時間,當對下一個任務進行編程時,機器人可仍在生產線上工作;②使編程者遠離危險的工作環境,改善了編程環境;③離線編程系統使用范圍廣,可以對各種機器人進行編程,并能方便地實現優化編程;④便于和CAD/CAM系統結合,做CAD/CAM/ROBOTICS一體化;⑤可使用高級計算機編程語言對復雜任務進行編程;⑥便于修改機器人程序。因此,離線編程引起了人們的廣泛重視,并成為機器人學中一個十分活躍的研究方法。
早在70年代末,國外就開始了機器人離線編程規劃和系統的研究。在眾多的機器人仿真與離線編程系統中,由以色列Tecnomatic公司在1986年推出的Robcad機器人計算機輔助設計及仿真系統最具代表性,其通用化、完整化、交互式計算機圖形化、智能化和商品化為一體。相比于國外,雖然國內在離線編程方面起步較晚,但因投入量比較大、重視程度比較高所以發展比較迅速。
近年來,國內外許多大中型企業都裝備了自動化加工設備和計算機輔助設備與系統。同時,CAD/CAM技術已趨于成熟,其高效便捷的建模手段和集成技術,使之成為工業機器人編程中的有力工具。這些設備和系統為工業機器人的離線編程技術的研究和推廣提供了基本的硬件和軟件條件,使離線編程的實用化成為研究重點。機器人離線編程系統的研制和開發涉及的問題很多。包括多個領域的多個學科,為推動這項技術的進一步發展,以下幾個方面研究工作是必不可少的.
1)多媒體技術在機器人離線編程中的研究和應用。友好的人機界面、直觀的圖形顯示及生動的語言信息都是離線編程系統所需要的。
2)多傳感器的融合技術的建模與仿真。隨著機器人智能化的提高,傳感器技術在機器人系統中的應用越來越重要。因而需要在離線編程系統中對多傳感器進行建模,實現多傳感器的通訊,執行基于多傳感器的操作。
3)各種規劃算法的進一步研究。其包括路徑規劃、抓取規劃和細微運動規劃等。規劃一方面要考慮到環境的復雜性、運動性和不確定性,另一方面又要充分注意計算的復雜性。
4)錯誤檢測和修復技術。系統執行過程中發生錯誤是難免的.應對系統的運行狀態進行檢測以監視錯誤的發生,并采用相應的修復技術。此外,最好能達到錯誤預報,以避免不可恢復動作錯誤的發生。
5)研究一種通用有效的誤差標定技術,以應用于各種實際應用場合的機器人的標定。
從總體上看,機器人離線編程對工業機器人的應用以及編程效率的提高有種重要的意義。離線編程可以大幅度節省制造時間,實現計算機的實時仿真,為機器人編程和調試提供靈活的編程環境。所以說離線編程的應用必將是一個發展的大趨勢。