工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中起著極其重要的作用。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人的三維仿真技術(shù)也隨之得到廣泛關(guān)注。通過預(yù)先對機(jī)器人及其工作環(huán)境乃至生產(chǎn)過程進(jìn)行模擬仿真，將機(jī)器人的運(yùn)動方式以動畫的方式顯示出來，直觀的顯示機(jī)器人及整個生產(chǎn)線的運(yùn)動情況，能夠有效地輔助設(shè)計人員進(jìn)行機(jī)器人虛擬示教、機(jī)器人工作站布局、機(jī)器人工作姿態(tài)優(yōu)化。

　　（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)是先通過示教器來操作運(yùn)動控制器，運(yùn)動控制器則通過EtherCAT通信向伺服驅(qū)動器發(fā)出指令來控制機(jī)器人六個軸分別運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動控制。

　　STS-R6-ECAT控制器由廣州啟帆開發(fā)，借助德國3S公司的RTE實(shí)時內(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)立開發(fā)，主要包括機(jī)器人手動、自動控制、機(jī)器人應(yīng)用程序開發(fā)、機(jī)器人三維仿真運(yùn)動等功能。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；通過機(jī)器人三維仿真能夠比較直觀的觀察機(jī)器人狀態(tài)和行走路徑，有效的避免了機(jī)器人運(yùn)動限位、碰撞和運(yùn)動軌跡中奇異點(diǎn)的出現(xiàn)。通過將機(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

　?。?）機(jī)器人三維仿真技術(shù)

　　機(jī)器人仿真系統(tǒng)作為機(jī)器人研究和開發(fā)中安全可靠、靈活方便的工具，發(fā)揮著越來越重要的作用。在仿真環(huán)境下，通過對機(jī)器人運(yùn)動進(jìn)行研究及編程驗證，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軌跡規(guī)劃、奇異位姿、逆運(yùn)動學(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，通常需中斷機(jī)器人的當(dāng)前工作，先對機(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)行離線編程，并通過仿真環(huán)境驗證程序是否正確。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)時顯示關(guān)節(jié)信息，基坐標(biāo)及其他坐標(biāo)顯示空間位置。