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浅析机器人离线编程软件的优势和主流编程软件的功能及优缺点

www.cechina.cn2018.10.02阅读 2101

  通常来讲,机器人编程可分为示教在线编程和离线编程。我们今天讲解的重点是离线编程,通过示教在线编程在实际应用中主要存在的问题,来说说机器人离线编程软件的优势和主流编程软件的功能、优缺点进行深度解析。

  示教在线编程在实际应用中主要存在以下问题
  1、示教在线编程过程繁琐、效率低。
  2、精度完全是靠示教者的目测决定,而且对于复杂的路径示教在线编程难以取得令人满意的效果。
  基于对示教编程出现的弊端,那么离线编程就出现啦!与示教编程相比,离线编程又有什么优势呢?
  1、减少机器人的停机时间,当对下一个任务进行编程时,机器人仍可在生产线上进行工作。
  2、使编程者远离了危险的工作环境。
  3、适用范围广,可对各种机器人进行编程,并能方便的实现优化编程。
  4、可对复杂任务进行编程。
  5、便于修改机器人程序。
  常用离线编程软件,可按不同标准分类,例如,可以按国内与国外分类www.cechina.cn,也可以按通用离线编程软件与厂家专用离线编程软件。
  按国内与国外分类,可以分为以下两大阵营:
  国内:RobotArt
  国外:RobotMaster、RobotWorks、Robomove、RobotCAD、DELMIA、RobotStudio、RoboGuide
  按通用离线编程与厂家专用离线编程,又可以为以下两大阵营:
  通用:RobotArt、RobotMaster、Robomove、RobotCAD、DELMIA
  厂家专用:RobotStudio、RoboGuide、KUKASim
  国外软件中,RobotMaster相对来说最强的,基于MasterCAM平台,生成数控加工轨迹是优势,RobotWorks,RoboMove次之,但一套都要几十万大洋,目前没试用。RobotCAD,DElMIA都侧重仿真,价格比前者还贵。
  机器人厂家的离线编程软件,以ABB的RobotStudio是强,但也仅仅是把示教放到了电脑中,注重是仿真和节拍统计。
  看到离线编程的这些优点以及分类后,是不是迫不及待的想看看离线编程软件长什么样子?那么往下看吧~下面详细介绍一下主流的离线编程软件。
  01RobotArt(中国,可免费下载试用)
  RobotArt是北京华航唯实出的一款国产离线编程软件,老实说,虽然与国外同类的RobotMaster,DELMIA相比,功能稍逊一些,但是在国内离线编程软件里面,也算是出类拔萃。据了解他们的技术来自北航机器人所,也有一些自己的专利,号称首款商业化离线编程软件,算是填补了国产离线编程的一个空白。一站式解决方案,从轨迹规划,轨迹生成,仿真模拟,到最后后置代码,使用简单,学习起来比较容易上手。官网可以下载软件,并免费试用。

  图表1:RobotArt离线编程仿真软件的界面

  优点:
  1)支持多种格式的三维CAD模型,可导入扩展名为step、igs、stl、x_t、prt(UG)、prt(ProE)、CATPart、sldpart等格式;
  2)支持多种品牌工业机器人离线编程操作,如ABB、KUKA、Fanuc、Yaskawa、Staubli、KEBA系列、新时达、广数等);
  3)拥有大量航空航天高端应用经验;
  4)自动识别与搜索CAD模型的点、线、面信息生成轨迹;
  5)轨迹与CAD模型特征关联,模型移动或变形,轨迹自动变化;
  6)一键优化轨迹与几何级别的碰撞检测;
  7)支持多种工艺包,如切割、焊接、喷涂、去毛刺、数控加工;
  8)支持将整个工作站仿真动画发布到网页、手机端;
  缺点:
  软件不支持整个生产线仿真(不够万能),对外国小品牌机器人也不支持,不过作为机器人离线编程,还是相当给力的,功能一点也不输给国外软件。
  02RobotMaster(加拿大,无试用)
  Robotmaster来自加拿大,由上海傲卡自动化代理,是目前离线编程软件国外品牌中的顶尖的软件,几乎支持市场上绝大多数机器人品牌(KUKA,ABB,Fanuc,Motoman,史陶比尔、珂玛、三菱、DENSO、松下……)。

  图表2:RobotMaster软件界面

  功能:Robotmaster在Mastercam中无缝集成了机器人编程、仿真和代码生成功能,提高了机器人编程速度。
  优点:
  可以按照产品数模,生成程序,适用于切割、铣削、焊接、喷涂等等。独家的优化功能,运动学规划和碰撞检测非常精确,支持外部轴(直线导轨系统、旋转系统),并支持复合外部轴组合系统。
  缺点:
  暂时不支持多台机器人同时模拟仿真(就是只能做单个工作站),基于MasterCAM做的二次开发,价格昂贵,企业版在20W左右。好贵!!
  03RobotWorks(以色列,有试用)
  RobotWorks是来自以色列的机器人离线编程仿真软件,与RobotMaster类似CONTROL ENGINEERING China版权所有,是基于Solidworks做的二次开发。使用时,需要先购买Solidworks。
  主要功能如下:
  (1)全面的数据接口:Robotworks是基于Solidworks平台开发,Solidworks可以通过IGES,DXF,DWG,PrarSolid,Step,VDA,SAT等标准接口进行数据转换。
  (2)强大的编程能力:从输入CAD数据到输出机器人加工代码只需四步。
  第一步:从Solidworks直接创建或直接导入其他三维CAD数据,选取定义好的机器人工具与要加工的工件组合成装配体。所有装配夹具和工具客户均可以用Solidworks自行创建调用;
  第二步:Robotworks选取工具,然后直接选取曲面的边缘或者样条曲线进行加工产生数据点;
  第三步:调用所需的机器人数据库,开始做碰撞检查和仿真,在每个数据点均可以自动修正,包含工具角度控制,引线设置,增加减少加工点,调整切割次序,在每个点增加工艺参数;
  第四步:Robotworks自动产生各种机器人代码,包含笛卡尔坐标数据,关节坐标数据,工具与坐标系数据,加工工艺等,按照工艺要求保存不同的代码。
  (3)强大的工业机器人数据库:系统支持市场上主流的大多数的工业机器人,提供各大工业机器人各个型号的三维数模。
  (4)完美的仿真模拟:独特的机器人加工仿真系统可对机器人手臂,工具与工件之间的运动进行自动碰撞检查,轴超限检查,自动删除不合格路径并调整,还可以自动优化路径,减少空跑时间。
  (5)开放的工艺库定义:系统提供了完全开放的加工工艺指令文件库控制工程网版权所有,用户可以按照自己的实际需求自行定义添加设置自己独特工艺,添加的任何指令都能输出到机器人加工数据里面。
  缺点:
  Robotworks基于solidworks,solidworks本身不带CAM功能,编程繁琐,机器人运动学规划策略智能化程度低。不会用sw,只会用UG,PROE......咋整?
  优点:
  生成轨迹方式多样、支持多种机器人、支持外部轴。
  04ROBCAD(德国,无试用)
  ROBCAD是西门子旗下的软件,软件较庞大,重点在生产线仿真,价格也是同软件中顶尖的。软件支持离线点焊、支持多台机器人仿真、支持非机器人运动机构仿真,精确的节拍仿真,ROBCAD主要应用于产品生命周期中的概念设计和结构设计两个前期阶段。现已被西门子收购,不再更新,已经out了!
  其主要特点包括:
  (1)与主流的CAD软件(如NX、CATIA、IDEAS)无缝集成。
  (2)实现工具工装、机器人和操作者的三维可视化。
  (3)制造单元、测试以及编程的仿真。
  ROBCAD的主要功能包括:
  (1)WorkcellandModeling:对白车身生产线进行设计、管理和信息控制。(2)SpotandOLP:完成点焊工艺设计和离线编程。(3)Human:实现人因工程分析。(4)Application中的Paint、Arc、Laser等模块:实现生产制造中喷涂,弧焊,激光加工,绲边等等工艺的仿真验证及离线程序输出。(5)ROBCAD的Paint模块。喷漆的设计、优化和离线编程,其功能包括:喷漆路线的自动生成、多种颜色喷漆厚度的仿真、喷漆过程的优化。
  缺点:
  价格昂贵,离线功能较弱,Unix移植过来的界面,人机界面不友好。而且已经不再更新!

  图表4:ROBCAD软件界面

  05DELMIA(法国,无试用)
  汽车行业都是用的DELMIA哦!
  DELMIA是达索旗下的CAM软件,大名鼎鼎的CATIA是达索旗下的CAD软件。DELMIA有6大模块,其中Robotics解决方案涵盖汽车领域的发动机、总装和白车身(Body-in-White),航空领域的机身装配、维修维护,以及一般制造业的制造工艺。
  DELMIA的机器人模块ROBOTICS是一个可伸缩的解决方案,利用强大的PPR集成中枢快速进行机器人工作单元建立、仿真与验证,是一个完整的、可伸缩的、柔性的解决方案。使用DELMIA机器人模块,用户能够容易地:
  (1)从可搜索的含有超过400种以上的机器人的资源目录中,下载机器人和其它的工具资源。
  (2)利用工厂布置规划工程师所完成的工作。
  (3)加入工作单元中工艺所需的资源进一步细化布局。
  缺点:
  DELMIA,和Process&Simulate等都属于专家型软件,操作难度太高,不适宜高职学生学习,需要机器人专业研究生以上学生使用。DELMIA,Process&Simulte功能虽然十分强大,但是工业正版单价也在百万级别。
  06RobotStudio(瑞士,无试用)
  RobotStudio是瑞士ABB公司配套的软件,是机器人本体商中软件做的最好的一款。。RobotStudio支持机器人的整个生命周期,使用图形化编程、编辑和调试机器人系统来创建机器人的运行,并模拟优化现有的机器人程序。
  RobotStudio包括如下功能:
  (1)CAD导入。可方便地导入各种主流CAD格式的数据,包括IGES、STEP、VRML、VDAFS、ACIS及CATIA等。机器人程序员可依据这些精确的数据编制精度更高的机器人程序,从而提高产品质量。
  (2)AutoPath功能。该功能通过使用待加工零件的CAD模型,仅在数分钟之内便可自动生成跟踪加工曲线所需要的机器人位置(路径),而这项任务以往通常需要数小时甚至数天
  (3)程序编辑器。可生成机器人程序,使用户能够在Windows环境中离线开发或维护机器人程序,可显著缩短编程时间、改进程序结构。
  (4)路径优化。如果程序包含接近奇异点的机器人动作,RobotStudio可自动检测出来并发出报警,从而防止机器人在实际运行中发生这种现象。仿真监视器是一种用于机器人运动优化的可视工具,红色线条显示可改进之处,以使机器人按照最有效方式运行。可以对TCP速度、加速度、奇异点或轴线等进行优化,缩短周期时间。
  (5)可达性分析。通过Autoreach可自动进行可到达性分析,使用十分方便,用户可通过该功能任意移动机器人或工件,直到所有位置均可到达,在数分钟之内便可完成工作单元平面布置验证和优化。
  (6)虚拟示教台。是实际示教台的图形显示,其核心技术是VirtualRobot。
  从本质上讲,所有可以在实际示教台上进行的工作都可以在虚拟示教台
  (QuickTeach?)上完成,因而是一种非常出色的教学和培训工具。
  (7)事件表。一种用于验证程序的结构与逻辑的理想工具。程序执行期间,可通过该工具直接观察工作单元的I/O状态。可将I/O连接到仿真事件,实现工位内机器人及所有设备的仿真。该功能是一种十分理想的调试工具。
  (8)碰撞检测。碰撞检测功能可避免设备碰撞造成的严重损失。选定检测对象后,RobotStudio可自动监测并显示程序执行时这些对象是否会发生碰撞。
  (9)VBA功能。可采用VBA改进和扩充RobotStudio功能,根据用户具体需要开发功能强大的外接插件、宏,或定制用户界面。
  (10)直接上传和下载。整个机器人程序无需任何转换便可直接下载到实际机器人系统,该功能得益于ABB独有的VirtualRobot技术。
  缺点:
  就是只支持ABB品牌机器人,机器人间的兼容性很差。集成商可不能只做ABB的项目!

  图表8:RobotStudio软件界面

  07Robomove(意大利,无试用)
  Robomove来自意大利,同样支持市面上大多数品牌的机器人控制工程网版权所有,机器人加工轨迹由外部CAM导入,与其他软件不同的是,Robomove走的是私人定制路线,根据实际项目进行定制。软件操作自由,功能完善,支持多台机器人仿真。
  缺点:
  需要操作者对机器人有较为深厚的理解,策略智能化程度与Robotmaster有较大差距。
  还有一些其他通用型离线编程软件,这里就不多做介绍了。他们通常也有着不错的离线仿真功能,但是由于技术储备之类的原因,尚还属于第二梯队。比如CONTROL ENGINEERING China版权所有,SprutCAM,RobotSim,川思特,天皇,亚龙,旭上,汇博等等。以上介绍了常用的7款主流离线编程软件,主要对软件的功能和优缺点进行了分析。
  08RoboGuide(美国,有试用)
  RoboGuide系列以过程为中心的软件包允许用户在3-D中创建,编程和模拟机器人工作单元,而无需原型工作单元设置的物理需求和费用。使用虚拟机器人和工作单元模型,使用ROBOGUIDE进行离线编程可通过在实际安装之前实现单个和多个机器人工作单元布局的可视化来降低风险。
  这类专用型离线编程软件,优点和缺点都很类似且明显。因为都是机器人本体厂家自行或者委托开发,所以能够拿到底层数据接口,开发出更多功能,软件与硬件通讯也更流畅自然。所以,软件的集成度很多,也都有相应的工艺包。
  缺点:
  就是只支持本公司品牌机器人,机器人间的兼容性很差。
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