FANUC工业机器人离线编程 0绪言12.pdf

工业机器人工作站离线仿真概述

0.1、机器人工作站离线仿真的意义

工业机器人离线仿真技术是指利用计算机软件，在虚拟环境中实现机器人工
作单元功能的辅助设计技术。一般而言，它包括机器人工作站的设备选型、硬件
系统搭建、软件编程控制，以及系统的仿真调试与运行等步骤，最终能够达到初
步验证设计模型的运行效果是否满足设计目标的目的。然后，再通过对机器人工
作站的离线示教编程和调试，最终达到接近实际的生产需要。在实际的操作中，
还可以把设计好的程序移植到实际的机器人控制器中，以实现仿真设计与工程施
工的衔接，避免了不必要的返工。这是一种工程实践中常用的设计与实施思路。
本书所用的ROBIGUIDE软件是一种创建FANUC系列工业机器人工作站系统的应
用工具。利用该软件，工程师可以按照流程要求构建生产线和工业机器人应用系
统，在软件环境中进行设计。

0.2、机器人工作站概述

工业机器人是一种智能化机电设备，它是被用在生产线上，与其它设备一起
发挥其智能功能的。人们通常把这种包含工业机器人在内的相对独立的功能单元
作为一种系统，称作机器人工作站系统，简称机器人工作站（Workcell）。
概括地说，机器人工作站是指一台或者多台机器人，根据不同生产流程和生
产工艺的要求，与周边设备相配合而完成生产线上某一特定作业工序、且相对独
立的生产系统，它是机器人在生产线应用中的一种重要组织单元。下面，就对机
器人工作站，以及工作站的组成结构、在生产线中的工作状况做一个简要的介绍。
图0.1是一个装箱机器人工作站的系统结构。该机器人工作站的工作流程可
以概括为：
上一个工位的产品供料→机器人追踪抓取产品→机器人追踪把产品装箱→
向下一工位传送
相应地，为了能够完成这个工作流程，该机器人工作站除了机器人本体系统
之外，还配备了两套机器视觉、两套传输带、安全保护设施，以及它们的控制系
统，这些设备集成在一起，共同作用完成了作业流程，组成了自动化生产线上的
一个机器人工作站单元。

装箱系统案例：视觉系统1机器人
传输带追踪
传输带1

工件

传输带2
工件箱
视觉系统2

图0.1：装箱机器人工作站

因此，一般而言，机器人工作站的组成包含了机器人本体系统和完成作业流
程所需的周边配套设备。机器人工作站的外围设备是根据具体的工作需要而确定
的，下面就试举例介绍一些常见的周边设备：
（1）、供料、送料设备：
供料、送料设备一般是指传输带、储料箱、货盘、供料机等为机器人工作站
供应、传送物料的设备。传输带是最常见的供料设备之一，图0.2和图0.3分别
是滚轮传送、皮带传送的供料设备。其中，滚轮传送一般在包装箱等搬送的时候
使用，用于传送重量比较大、速度比较快的的物体；皮带传送一般在传递货盘、
小盒子等的时候使用，常常用在搬送不能振动的物品和容易倒下物品的场合。

图0.2：滚轮传送

图0.2：皮带传送

（2）、搬送、安装部分：
首先，对于机器人而言，搬送、安装部分一般是指其抓手：机器人工作站的
不同作业对象，需要与工作任务相适应的机器人抓手。因此，抓手的选择在很大
程度上体现了工业机器人的功能，反映了机器人工作站的主要工作任务，图0.3
展示了不同的机器人抓手。

图0.3：不同的机器人抓手举例

在某些场合，为了提高工业机器人的利用效率，根据需要，也可选用复合手
抓，图0.4是一种复合手抓的结构。

图0.4：机器人复合抓手举例

这类手抓主要用于组装环节，多手爪的构造可以同时拿多个不同的工件，具
有不用换抓手，可以迅速地工作的特点。
其次，机器人移动导轨：许多工业机器人安装了导轨行走系统装置。采用这
类线性滑轨可增加其机器人的作业空间，或使机器人在作业区内能够移动工件，
如：给多台设备或辅助工装、从货盘系列中进行货品组合作业以及在大型部件上
作业等等。
图0.5是一种机器人导轨装置：

图0.5：机器人导轨

许多线性滑轨的控制装置是作为数学耦合轴集成到机器人控制系统的，这样
就无需其他控制装置了。
（3）、机器视觉系统：
机器视觉系统就是用机器代替人眼来做测量和判断。通过机器视觉产品将被
摄取目标转换成图像信号，传送给专用的图像处理系统，对这些信号进行各种运
算来抽取目标的特征，进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。机器视觉系
统的特点是提高生产的柔性和自动化程度。在一些不适合于人工作业的危险工作
环境常用机器视觉来替代人工视觉；可以在生产线上对产品进行测量、引导、检
测、和识别，并能保质保量的完成生产任务。

图0.6：机器视觉系统

图0.6是康耐斯的机器视觉产品。使用CCD镜头，辨别工件的形状和位置和
角度。
（4）、专用机器：
主要是一些专用的加工、检测等设备，例如：加工机（ＮＣ/激光/放电加