工业机器人离线编程软件现状研究

高慧

摘 要：工业机器人的编程方式有两种，即在线编程和离线编程。离线编程是目前主流的编程方法，而离线编程就要用到编程软件，本文就目前市面上的主流编程软件进行分析和梳理，综合比较了各种软件的优缺点，为机器人专业离线编程教学提供建议。

关键词：工业机器人 离线编程 软件

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）04（c）-0028-02

在国家大力提倡装备制造业的大背景下，提出了“中国制造2025”的总体规划和目标。在这种大环境下，自动化企业对工业机器人专业毕业生的需求量增大，很多高校包括高职院校都开设了工业机器人专业。如何培养适合社会需要的自动化领域的合格毕业生就成了高校机器人专业人才培养的重中之重。

虽然工业机器人的数量大幅度增加，但是不管是国外进口的还是国内自主研发生产的工业机器人都是价格不菲，怎样利用有限的建设经费达到最优的培养目标就显得非常重要。基于经费限制的原因，一般的院校在建设工业机器人实训室时都只能购买数量不多的机器人本体作为实训仪器，但是随着招生规模的不断扩大，有限的实训设备远远不能满足学生上课的需要，那这个时候离线编程的作用就凸显出来了。

大家都知道工业机器人的编程方法有两种，分为离线编程和在线编程。在线编程就是利用机器人本体的生产厂商提供的示教器进行现场编程，一台机器人本体配备一台示教器，这就是说示教器编程方法由于机器人的数量不足会受到很大程度的限制，教学过程中只能采用分组编程教学的办法来实施，如果教学班级人数过多的话，每个小组的人数就会超员，这就使得学生们没有办法做到人人动手练习，不能及时地对所学内容练习的话学习效果就会大打折扣。

机器人生产厂商生产的每一台机器人配备一台示教器，所以示教器的数量是有限的。使用示教器编程时，操作者要反复用示教器进行指令的输入和程序的编制，效率比较低。还有一个最为关键的问题是示教器编程的编程精度完全由编程者的经验决定，编程的效果只能依靠实地目测来查看，这就会使得精度大大降低，而编程的精度是工业机器人非常重要的一个参数。

另外一种编程的方法就是我们重点要讨论的离线编程，相对于在线编程，离线编程有着绝对的编程优势。首先，区别于在线编程，离线编程可以减少机器人工作时的停机的次数，离线编程进行时，机器人任然可以在生产线上正常工作，这就使得机器人的工作效率大大提高；其次，工业机器人程序一旦设定好，机器人就会按照预先设计好的轨迹动作，如果编程出现问题，那么现场的编程人员如果避让不及时，很容易造成安全隐患，而离线编程正好可以避免这一情况，因为离线编程并不一定要在機器人生产现场进行，可以在机房用编程软件先编程，然后再导入到机器人生产线中，使得编程人员能够脱离危险的工作环境；再者，在线编程的示教器只能专机专用，不同型号的机器人之间不能互通，而离线编程它的使用范围广，能够对不同品牌、型号的机器人进行编程，而且程序的优化也比较方便、简单；示教器在线编程还受到示教器数量的限制，如果机器人本体的运动路径比较复杂的话，示教器就很难规划合理的运动路径，而离线编程方法程序的修改以及维护都比较简单，操作方便。

离线编程优点众多，现在市面上主流的机器人公司都有自己品牌的编程软件，主要的软件类型有RobotMaster、RobotArt、RobotStudio、DELMIA等。

1 RobotMaster

这款软件突出的优点表现在它的运动学规划和碰撞检测精度非常高，并且能够按照给定的产品的数据，生成相应的生产程序。它还可以支持各种形式的外部轴系统，比如说直线导轨系统、旋转导轨系统、复合导轨系统等。

2 RobotArt

目前，有很多开设了工业机器人专业的院校同华航唯实公司合作进行校企合作项目的研发，取得了一定的成绩。

因为长期和高校合作，华航唯实专门开发了软件的教育版本，专门用于高校机器人专业的离线编程教学。相较于企业版，教育版针对实际的教学情况，增加了模拟示教器功能，这就使得初学者能够通过这款软件在虚拟的环境中对机器人的各项技术指标有一个深刻的认识，快速学会机器人示教器的正确使用方法和使用技巧，这样就缩短了学习的时间，并且软件学习编程出现错误也只是程序错误，不会对机器人本体造成影响，降低了高校的教学成本，提高了学生的学习兴趣和学习效率。

Robotart软件的优点首先是它能够支持很多种格式的3D建模模型，并且可以直接导入，并且它能够支持多数市面上主流品牌的机器人离线编程操作；其次，北京华航唯实公司是北京航空航天大学下属的科研公司，它们在技术方面拥有很多航空航天领域的高端应用经验，在这个领域可以说是无人能比的；还有软件和CAD建模软件相互关联，可以自动搜索CAD模型的信息生成机器人的运动轨迹，能够一键优化运动轨迹并进行碰撞检测；最后，这款软件能够支持将整个工作站的仿真动画发不到网页或者是手机端，现在大家的生活都离不开手机，有了这个功能以后可以随时通过手机查阅程序进展情况，及时做出调整。

但是，作为国产品牌的机器人离线编程软件，这款软件的功能已经是非常强大了，功能一点都不输给外国的品牌软件，并且是国产自由知识产权。

3 RobotStudio

RobotStudio是瑞士的ABB机器人公司配套的工业机器人离线编程软件，因为是机器人本体的生产商和离线编程软件的生产商一体的公司，所以它是做得最好的一款软件。

这款软件的优点是可以方便、快捷的导入CAD格式的模型，基本上各种格式的数据格式都可以自动导入；软件中的AutoPath功能能够根据CAD模型的几何数据自动生成机器人运动轨迹，通过这项功能能够大大缩短编程的时间，因为路径规划和定点是机器人离线编程的重要环节，定位不准确的话路径就不合理，机器人的运动轨迹就无法顺利生成，通过自动路径功能能够大大提高定位精度和路径规划速度。

这款软件还有一个重要的路径优化功能，通过这项功能能够自动检测出包含奇异点的机器人动作，并且对有奇异点的程序包发出警告，这样可以有效地防止机器人在实际路径中发生这种现象。

这款软件当中自带了虚拟示教台，也就是说所有的在实际示教台上进行的操作都可以在虚拟示教台上进行。通过仿真的图形和动画效果显示，能够给学习和操作者直观的视觉享受，因此，这款软件可以很好地应用于高校机器人专业的离线编程教学和培训工作。

这款软件的最大缺点就是专款专用，它只能用于ABB机器人的离线编程，因此兼容性很差，因为机器人系统的集成商不可能只用ABB公司的机器人来做项目。

4 DELMIA

DELMIA离线编程软件是达索公司的离线编程软件，该软件有六大模块，主要应用于汽车行业的发动机、总装等环节。

该软件的优点是可以从机器人的资源库中下载机器人编程资源和工具资源，可以利用工厂布置情况来规划程序。

通过分析上述主流的离线编程软件，不难看出每种软件都有其自身的优缺点，软件的选择要根据自己的实际情况，机器人的型号来选择。就目前市面信息来看，国内很多的高校都选择和北京的华航唯实公司合作进行校企合作，也取得了较好的成绩。

参考文献

[1] 杜祥英.工业机器人及其应用[M].机械工业出版社，2005.

[2] 马光，申桂英.工业机器人的现状及发展趋势[J].组合机床与自动化加工技术，2002（3）：50-53.

[3]李佳忱，刘绍龙.高职工业机器人技术专业人才培养创新研究[J].教育教学论坛，2018（13）：252-253.