（1）啟帆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)介紹

 

　　啟帆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)主要由機(jī)器人本體、機(jī)器人控制器和機(jī)器人控制軟件三部分組成，如圖1所示。機(jī)器人控制系統(tǒng)是先通過(guò)示教器來(lái)操作運(yùn)動(dòng)控制器，運(yùn)動(dòng)控制器則通過(guò)EtherCAT通信向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)出指令來(lái)控制機(jī)器人六個(gè)軸分別運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。

 

　　STS-R6-ECAT控制器由廣州啟帆開(kāi)發(fā)，借助德國(guó)3S公司的RTE實(shí)時(shí)內(nèi)核實(shí)現(xiàn)虛擬PLC功能。該控制器具有接口緊湊，通用性高等特性，并采用EtherCAT通訊接口實(shí)現(xiàn)控制器、IO模塊以及伺服驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)通訊。
 

 

　　圖1啟帆工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)

 

　　機(jī)器人控制軟件（如圖2）是由廣州啟帆獨(dú)立開(kāi)發(fā)，主要包括機(jī)器人手動(dòng)、自動(dòng)控制、機(jī)器人應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、機(jī)器人三維仿真運(yùn)動(dòng)等功能。其中機(jī)器人三維仿真功能是該控制系統(tǒng)的獨(dú)到亮點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)先仿真后運(yùn)行；通過(guò)機(jī)器人三維仿真能夠比較直觀(guān)的觀(guān)察機(jī)器人狀態(tài)和行走路徑，有效的避免了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)限位、碰撞和運(yùn)動(dòng)軌跡中奇異點(diǎn)的出現(xiàn)。通過(guò)將機(jī)器人仿真程序直接集成到控制器中，保證了仿真結(jié)果與機(jī)器人實(shí)際的運(yùn)行情況完全真實(shí)可靠。

 

　　
圖2啟帆機(jī)器人控制軟件

 

　　（2）機(jī)器人三維仿真技術(shù)

 

　　機(jī)器人仿真系統(tǒng)作為機(jī)器人研究和開(kāi)發(fā)中安全可靠、靈活方便的工具，發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。在仿真環(huán)境下，通過(guò)對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究及編程驗(yàn)證，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軌跡規(guī)劃、奇異位姿、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)有效解、避障算法、甚至多機(jī)器協(xié)調(diào)作業(yè)等復(fù)雜功能。

 

　　若采用傳統(tǒng)示教器操作機(jī)器人，當(dāng)機(jī)器人改變工作任務(wù)時(shí)，通常需中斷機(jī)器人的當(dāng)前工作，先對(duì)機(jī)器人進(jìn)行示教編程，然后機(jī)器人按照新的程序執(zhí)行新的工作。而啟帆公司開(kāi)發(fā)的新型示教器，借助于機(jī)器人仿真系統(tǒng)就可首先在仿真系統(tǒng)上進(jìn)行離線(xiàn)編程，并通過(guò)仿真環(huán)境驗(yàn)證程序是否正確。最后將編好的程序裝到機(jī)器人執(zhí)行器中，機(jī)器人便可按照新的程序執(zhí)行新的工作，因此機(jī)器人可不必中斷當(dāng)前的工作，從而提高了生產(chǎn)效率，而且這種方法既經(jīng)濟(jì)又安全。

 

　　圖3中的三維仿真是小屏模式，可以實(shí)現(xiàn)邊編程邊仿真功能，能夠避免不必要的錯(cuò)誤。三維仿真圖中上側(cè)顯示各軸位置信息，坐標(biāo)下方顯示完整軌跡運(yùn)行周期。軸位置信息根據(jù)坐標(biāo)系不同而不同，關(guān)節(jié)坐標(biāo)時(shí)顯示關(guān)節(jié)信息，基坐標(biāo)及其他坐標(biāo)顯示空間位置。

 

 

圖3機(jī)器人三維仿真小屏模式
 

　　如圖4所示為三維仿真全屏模式，圖中機(jī)器人正按照程序進(jìn)行自動(dòng)仿真運(yùn)行（虛軸），同時(shí)還可以清晰的看到機(jī)器人末端運(yùn)行軌跡。其中虛軸即為仿真模式，實(shí)軸為機(jī)器人實(shí)際運(yùn)行模式，該模式下實(shí)體機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)，與此同時(shí)仿真機(jī)器人進(jìn)行精準(zhǔn)同步運(yùn)動(dòng)；實(shí)虛軸切換通過(guò)圖中右側(cè)的虛軸實(shí)軸按鈕進(jìn)行切換。

 

　　圖4機(jī)器人三維仿真全屏模式

 

　　（3）運(yùn)行實(shí)例

 

　　為了保證機(jī)器人正常作業(yè)，首先采用“虛軸”模式（如圖5）試運(yùn)行觀(guān)察機(jī)器人行走軌跡，并判斷機(jī)器人運(yùn)動(dòng)是否會(huì)出現(xiàn)正負(fù)限位或者速度限制等報(bào)警信息；確認(rèn)程序無(wú)誤后，在確保使能斷開(kāi)的情況下切換到“實(shí)軸”模式（如圖6）進(jìn)行實(shí)體機(jī)器人運(yùn)行。

 

　　圖5運(yùn)行實(shí)例——“虛軸”模式

 

　　圖6運(yùn)行實(shí)例——“實(shí)軸”模式

 

　　（4）定制案例

 

　　啟帆機(jī)器人控制軟件中的仿真系統(tǒng)可以根據(jù)用戶(hù)需求進(jìn)行定制，如在仿真系統(tǒng)中為機(jī)器人末端法蘭盤(pán)加裝用戶(hù)指定的工具并導(dǎo)入相應(yīng)要加工的工件，甚至整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)等。下圖是為某高校定制的啟帆機(jī)器人仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

 

 

　　（a）啟帆機(jī)器人仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——小屏模式

 

　　（b）啟帆機(jī)器人仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——全屏模式（前）

 

　　（c）啟帆機(jī)器人仿真系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)——全屏模式（后）