深度解析工業(yè)機器人主流離線編程軟件

通常來講，機器人編程可分為示教在線編程和離線編程。我們今天講解的重點是離線編程，通過示教在線編程在實際應(yīng)用中主要存在的問題，來說說機器人離線編程軟件的優(yōu)勢和主流編程軟件的功能、優(yōu)缺點進行深度解析。

示教在線編程在實際應(yīng)用中主要存在以下問題：

1、示教在線編程過程繁瑣、效率低。

2、精度完全是靠示教者的目測決定，而且對于復(fù)雜的路徑示教在線編程難以取得令人滿意的效果。

基于對示教編程出現(xiàn)的弊端，那么離線編程就出現(xiàn)啦！與示教編程相比，離線編程又有什么優(yōu)勢呢?

1、減少機器人的停機時間，當(dāng)對下一個任務(wù)進行編程時，機器人仍可在生產(chǎn)線上進行工作。

2、使編程者遠離了危險的工作環(huán)境。

3、適用范圍廣，可對各種機器人進行編程，并能方便的實現(xiàn)優(yōu)化編程。

4、可對復(fù)雜任務(wù)進行編程。

5、便于修改機器人程序。

常用離線編程軟件，可按不同標(biāo)準(zhǔn)分類，例如，可以按國內(nèi)與國外分類，也可以按通用離線編程軟件與廠家專用離線編程軟件。

按國內(nèi)與國外分類，可以分為以下兩大陣營：

國內(nèi)：RobotArt

國外：RobotMaster、RobotWorks、Robomove、RobotCAD、DELMIA、RobotStudio、RoboGuide

按通用離線編程與廠家專用離線編程，又可以為以下兩大陣營：

通用：RobotArt、RobotMaster、Robomove、RobotCAD、DELMIA

廠家專用：RobotStudio、RoboGuide、KUKASim

國外軟件中，RobotMaster相對來說最強的，基于MasterCAM平臺，生成數(shù)控加工軌跡是優(yōu)勢，RobotWorks,RoboMove次之，但一套都要幾十萬大洋，目前沒試用。RobotCAD,DElMIA都側(cè)重仿真，價格比前者還貴。

機器人廠家的離線編程軟件，以ABB的RobotStudio是強，但也僅僅是把示教放到了電腦中，注重是仿真和節(jié)拍統(tǒng)計。

看到離線編程的這些優(yōu)點以及分類后，是不是迫不及待的想看看離線編程軟件長什么樣子？那么往下看吧~下面詳細(xì)介紹一下主流的離線編程軟件。

01

Robot Art（中國，可免費下載試用）

Robot?Art是北京華航唯實出的一款國產(chǎn)離線編程軟件，老實說，雖然與國外同類的RobotMaster，DELMIA相比，功能稍遜一些，但是在國內(nèi)離線編程軟件里面，也算是出類拔萃。據(jù)了解他們的技術(shù)來自北航機器人所，也有一些自己的專利，號稱首款商業(yè)化離線編程軟件，算是填補了國產(chǎn)離線編程的一個空白。一站式解決方案，從軌跡規(guī)劃，軌跡生成，仿真模擬，到最后后置代碼，使用簡單，學(xué)習(xí)起來比較容易上手。官網(wǎng)可以下載軟件，并免費試用。

圖表?1：RobotArt離線編程仿真軟件的界面

優(yōu)點：

1)支持多種格式的三維CAD模型，可導(dǎo)入擴展名為step、igs、stl、x_t、prt(UG)、prt(ProE)、CATPart、sldpart等格式;

2)支持多種品牌工業(yè)機器人離線編程操作，如ABB、KUKA、Fanuc、Yaskawa、Staubli、KEBA系列、新時達、廣數(shù)等);

3)擁有大量航空航天高端應(yīng)用經(jīng)驗;

4)自動識別與搜索CAD模型的點、線、面信息生成軌跡;

5)軌跡與CAD模型特征關(guān)聯(lián)，模型移動或變形，軌跡自動變化;

6)一鍵優(yōu)化軌跡與幾何級別的碰撞檢測;

7)支持多種工藝包，如切割、焊接、噴涂、去毛刺、數(shù)控加工;

8)支持將整個工作站仿真動畫發(fā)布到網(wǎng)頁、手機端;

缺點：

軟件不支持整個生產(chǎn)線仿真（不夠萬能），對外國小品牌機器人也不支持，不過作為機器人離線編程，還是相當(dāng)給力的，功能一點也不輸給國外軟件。

02

?Robot Master（加拿大，無試用）

Robotmaster來自加拿大，由上海因肯代理，是目前離線編程軟件國外品牌中的頂尖的軟件，幾乎支持市場上絕大多數(shù)機器人品牌(KUKA，ABB，F(xiàn)anuc，Motoman，史陶比爾、珂瑪、三菱、DENSO、松下……)。

圖表?2：Robot?Master軟件界面

功能：Robotmaster在Mastercam中無縫集成了機器人編程、仿真和代碼生成功能，提高了機器人編程速度。

優(yōu)點：

可以按照產(chǎn)品數(shù)模，生成程序，適用于切割、銑削、焊接、噴涂等等。獨家的優(yōu)化功能，運動學(xué)規(guī)劃和碰撞檢測非常精確，支持外部軸(直線導(dǎo)軌系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)系統(tǒng))，并支持復(fù)合外部軸組合系統(tǒng)。

缺點：

暫時不支持多臺機器人同時模擬仿真（就是只能做單個工作站），基于MasterCAM做的二次開發(fā)，價格昂貴，企業(yè)版在20W左右。好貴！！

03

Robot Works（以色列，有試用）

RobotWorks是來自以色列的機器人離線編程仿真軟件，與Robot?Master類似，是基于Solidworks做的二次開發(fā)。使用時，需要先購買Solidworks。

主要功能如下：

(1)全面的數(shù)據(jù)接口：Robotworks是基于Solidworks平臺開發(fā)，Solidworks可以通過IGES，DXF，DWG，PrarSolid，Step，VDA，SAT等標(biāo)準(zhǔn)接口進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

(2)強大的編程能力：從輸入CAD數(shù)據(jù)到輸出機器人加工代碼只需四步。

第一步：從Solidworks直接創(chuàng)建或直接導(dǎo)入其他三維CAD數(shù)據(jù)，選取定義好的機器人工具與要加工的工件組合成裝配體。所有裝配夾具和工具客戶均可以用Solidworks自行創(chuàng)建調(diào)用;

第二步：Robotworks選取工具，然后直接選取曲面的邊緣或者樣條曲線進行加工產(chǎn)生數(shù)據(jù)點;

第三步：調(diào)用所需的機器人數(shù)據(jù)庫，開始做碰撞檢查和仿真，在每個數(shù)據(jù)點均可以自動修正，包含工具角度控制，引線設(shè)置，增加減少加工點，調(diào)整切割次序，在每個點增加工藝參數(shù);? ? ? ? ? ? ? ??

第四步：Robotworks自動產(chǎn)生各種機器人代碼，包含笛卡爾坐標(biāo)數(shù)據(jù)，關(guān)節(jié)坐標(biāo)數(shù)據(jù)，工具與坐標(biāo)系數(shù)據(jù)，加工工藝等，按照工藝要求保存不同的代碼。

(3)強大的工業(yè)機器人數(shù)據(jù)庫：系統(tǒng)支持市場上主流的大多數(shù)的工業(yè)機器人，提供各大工業(yè)機器人各個型號的三維數(shù)模。

(4)完美的仿真模擬：獨特的機器人加工仿真系統(tǒng)可對機器人手臂，工具與工件之間的運動進行自動碰撞檢查，軸超限檢查，自動刪除不合格路徑并調(diào)整，還可以自動優(yōu)化路徑，減少空跑時間。

(5)開放的工藝庫定義：系統(tǒng)提供了完全開放的加工工藝指令文件庫，用戶可以按照自己的實際需求自行定義添加設(shè)置自己獨特工藝，添加的任何指令都能輸出到機器人加工數(shù)據(jù)里面。

缺點：

Robotworks基于solidworks，solidworks本身不帶CAM功能，編程繁瑣，機器人運動學(xué)規(guī)劃策略智能化程度低。不會用sw，只會用UG,PROE......咋整？

優(yōu)點：

生成軌跡方式多樣、支持多種機器人、支持外部軸。

04

ROBCAD（德國，無試用）

ROBCAD是西門子旗下的軟件，軟件較龐大，重點在生產(chǎn)線仿真，價格也是同軟件中頂尖的。軟件支持離線點焊、支持多臺機器人仿真、支持非機器人運動機構(gòu)仿真，精確的節(jié)拍仿真，ROBCAD主要應(yīng)用于產(chǎn)品生命周期中的概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計兩個前期階段。現(xiàn)已被西門子收購，不再更新，已經(jīng)out了！

其主要特點包括：

(1)與主流的CAD軟件(如NX、CATIA、IDEAS)無縫集成。

(2)實現(xiàn)工具工裝、機器人和操作者的三維可視化。

(3)制造單元、測試以及編程的仿真。

ROBCAD的主要功能包括：

(1)Workcelland?Modeling：對白車身生產(chǎn)線進行設(shè)計、管理和信息控制。
(2)Spotand?OLP：完成點焊工藝設(shè)計和離線編程。
(3)Human：實現(xiàn)人因工程分析。
(4)Application中的Paint、Arc、Laser等模塊：實現(xiàn)生產(chǎn)制造中噴涂，弧焊，激光加工，緄邊等等工藝的仿真驗證及離線程序輸出。
(5)ROBCAD的Paint模塊。噴漆的設(shè)計、優(yōu)化和離線編程，其功能包括：噴漆路線的自動生成、多種顏色噴漆厚度的仿真、噴漆過程的優(yōu)化。

缺點：

價格昂貴，離線功能較弱，Unix移植過來的界面，人機界面不友好。而且已經(jīng)不再更新！

圖表?4：ROBCAD軟件界面

05

DELMIA（法國，無試用）

汽車行業(yè)都是用的DELMIA哦！

DELMIA是達索旗下的CAM軟件，大名鼎鼎的CATIA是達索旗下的CAD軟件。DELMIA有6大模塊，其中Robotics解決方案涵蓋汽車領(lǐng)域的發(fā)動機、總裝和白車身(Body-in-White)，航空領(lǐng)域的機身裝配、維修維護，以及一般制造業(yè)的制造工藝。

DELMIA的機器人模塊ROBOTICS是一個可伸縮的解決方案，利用強大的PPR集成中樞快速進行機器人工作單元建立、仿真與驗證，是一個完整的、可伸縮的、柔性的解決方案。使用DELMIA機器人模塊，用戶能夠容易地：

(1)從可搜索的含有超過400種以上的機器人的資源目錄中，下載機器人和其它的工具資源。

(2)利用工廠布置規(guī)劃工程師所完成的工作。

(3)加入工作單元中工藝所需的資源進一步細(xì)化布局。

缺點：

DELMIA,和Process&Simulate等都屬于專家型軟件，操作難度太高，不適宜高職學(xué)生學(xué)習(xí)，需要機器人專業(yè)研究生以上學(xué)生使用。DELMIA,Process&Simulte功能雖然十分強大，但是工業(yè)正版單價也在百萬級別。

離線仿真教學(xué)視頻1—DELMIA

06

RobotStudio（瑞士，無試用）

RobotStudio是瑞士ABB公司配套的軟件，是機器人本體商中軟件做的最好的一款。。RobotStudio支持機器人的整個生命周期，使用圖形化編程、編輯和調(diào)試機器人系統(tǒng)來創(chuàng)建機器人的運行，并模擬優(yōu)化現(xiàn)有的機器人程序。

Robot Studio包括如下功能：

(1)CAD導(dǎo)入?？煞奖愕貙?dǎo)入各種主流CAD格式的數(shù)據(jù)，包括IGES、STEP、VRML、VDAFS、ACIS及CATIA等。機器人程序員可依據(jù)這些精確的數(shù)據(jù)編制精度更高的機器人程序，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

(2)Auto?Path功能。該功能通過使用待加工零件的CAD模型，僅在數(shù)分鐘之內(nèi)便可自動生成跟蹤加工曲線所需要的機器人位置(路徑)，而這項任務(wù)以往通常需要數(shù)小時甚至數(shù)天

(3)程序編輯器?？缮蓹C器人程序，使用戶能夠在Windows環(huán)境中離線開發(fā)或維護機器人程序，可顯著縮短編程時間、改進程序結(jié)構(gòu)。

(4)路徑優(yōu)化。如果程序包含接近奇異點的機器人動作，RobotStudio可自動檢測出來并發(fā)出報警，從而防止機器人在實際運行中發(fā)生這種現(xiàn)象。仿真監(jiān)視器是一種用于機器人運動優(yōu)化的可視工具，紅色線條顯示可改進之處，以使機器人按照最有效方式運行?？梢詫CP速度、加速度、奇異點或軸線等進行優(yōu)化，縮短周期時間。

(5)可達性分析。通過Autoreach可自動進行可到達性分析，使用十分方便，用戶可通過該功能任意移動機器人或工件，直到所有位置均可到達，在數(shù)分鐘之內(nèi)便可完成工作單元平面布置驗證和優(yōu)化。

(6)虛擬示教臺。是實際示教臺的圖形顯示，其核心技術(shù)是Virtual?Robot。

從本質(zhì)上講，所有可以在實際示教臺上進行的工作都可以在虛擬示教臺

(QuickTeach?)上完成，因而是一種非常出色的教學(xué)和培訓(xùn)工具。

(7)事件表。一種用于驗證程序的結(jié)構(gòu)與邏輯的理想工具。程序執(zhí)行期間，可通過該工具直接觀察工作單元的I/O狀態(tài)?？蓪/O連接到仿真事件，實現(xiàn)工位內(nèi)機器人及所有設(shè)備的仿真。該功能是一種十分理想的調(diào)試工具。

(8)碰撞檢測。碰撞檢測功能可避免設(shè)備碰撞造成的嚴(yán)重?fù)p失。選定檢測對象后，RobotStudio可自動監(jiān)測并顯示程序執(zhí)行時這些對象是否會發(fā)生碰撞。

(9)VBA功能?？刹捎肰BA改進和擴充RobotStudio功能，根據(jù)用戶具體需要開發(fā)功能強大的外接插件、宏，或定制用戶界面。

(10)直接上傳和下載。整個機器人程序無需任何轉(zhuǎn)換便可直接下載到實際機器人系統(tǒng)，該功能得益于ABB獨有的Virtual?Robot技術(shù)。

缺點：

就是只支持ABB品牌機器人，機器人間的兼容性很差。集成商可不能只做ABB的項目！

圖表8：Robot?Studio軟件界面

07

Robomove（意大利，無試用）

Robomove來自意大利，同樣支持市面上大多數(shù)品牌的機器人，機器人加工軌跡由外部CAM導(dǎo)入，與其他軟件不同的是，Robomove走的是私人定制路線，根據(jù)實際項目進行定制。軟件操作自由，功能完善，支持多臺機器人仿真。

缺點：

需要操作者對機器人有較為深厚的理解，策略智能化程度與Robotmaster有較大差距。

還有一些其他通用型離線編程軟件，這里就不多做介紹了。他們通常也有著不錯的離線仿真功能，但是由于技術(shù)儲備之類的原因，尚還屬于第二梯隊。比如，SprutCAM，RobotSim，川思特，天皇，亞龍，旭上，匯博等等。以上介紹了常用的7款主流離線編程軟件，主要對軟件的功能和優(yōu)缺點進行了分析。

08

RoboGuide（美國，有試用）

RoboGuide系列以過程為中心的軟件包允許用戶在3-D中創(chuàng)建，編程和模擬機器人工作單元，而無需原型工作單元設(shè)置的物理需求和費用。使用虛擬機器人和工作單元模型，使用ROBOGUIDE進行離線編程可通過在實際安裝之前實現(xiàn)單個和多個機器人工作單元布局的可視化來降低風(fēng)險。

這類專用型離線編程軟件，優(yōu)點和缺點都很類似且明顯。因為都是機器人本體廠家自行或者委托開發(fā)，所以能夠拿到底層數(shù)據(jù)接口，開發(fā)出更多功能，軟件與硬件通訊也更流暢自然。所以，軟件的集成度很多，也都有相應(yīng)的工藝包。

缺點：

就是只支持本公司品牌機器人，機器人間的兼容性很差。