工业机器人机械手Optimize position（优化位置）功能：轨迹自动拾取和自动退臂

发布日期：2020-05-15

来源：机器人在线-发那科机器人

工业机器人机械手Optimize position（优化位置）功能是其重要功能之一，本文以发那科机器人为例，详细解析了工业机械手轨迹自动拾取和自动退臂功能及Optimize position功能，并附上基本步骤。

焊接、切割、打磨以及喷涂等应用的现场调试过程中，通常需要手动示教工业机械手轨迹中的每一个点，而在Roboguide仿真环境中，通过使用Roboguide中的CAD to Path轨迹拾取功能，可以拾取工件的轨迹，然后编辑这个轨迹自动生成离线的程序，减去繁琐的编程示教过程。在传统的编程示教过程中，有时会发生机器人焊枪、切割头等与夹具干涉的现象，自动退臂功能能够自动调整焊枪或者切割头的姿态，有效避免干涉。

工业机械手轨迹

CAD to Path包含Draw轨迹路径的生成、Edit编辑以及View显示功能。通常的轨迹路径有Lines单一的线路经和Patterns用于打磨或者喷涂的图样路径。可以通过Lines功能捕捉导入模型的边界、多段直线的轨迹、模型表面上多段直线的轨迹以及一些样条的曲线；也可以利用Patterns功能生成W型、三角形和X型等轨迹图样。轨迹生成之后，利用Edit编辑功能实现对生成的轨迹进行编辑，可以对轨迹进行固定值分割、设定值分割或者混合方法分割；也可以对轨迹进行合并，包括向前、向后和全部合并。轨迹生成并且编辑完成，就可以通过View显示功能进行查看。

工业机械手轨迹模型

工件的轨迹拾取之后，需要利用Roboguide中Feature功能来自动生成离线的程序。通过Prog Settings菜单来设置程序中工业机器人的运行速度；在Pos Defaults对话框中修改程序中工业机械手的姿态，通过调整机械手TCP的X、Y和Z轴方向，使工业机械手TCP的运行方向与生成的轨迹路径吻合，在改变TCP运行方向的过程中，还可以通过显示模拟焊枪的位置方向来观察TCP的设置方向是否合理。

通过Pos offsets选项可以实现离线程序各个方向的平移和旋转，还可以设置程序运行时焊枪的在X、Y和Z轴方向的角度；在完成上面的设置之后，则可生成离线的程序。此时，在工业机器人运行自动生成的程序时，可能会发生焊枪与夹具的干涉情况。这就需要使用Collision Avoidance自动退臂功能来避免干涉。在机器人与夹具的干涉区域，通过调整焊枪的角度，使机械手自动地改变运动轨迹而绕过干涉区域。最后，在自动生成的碰撞检测结果中，可以清晰的看出规避碰撞的点位。

Optimize position（优化位置）功能

工业机械手的运行程序是通过手动示教编写或者离线编程的方式自动生成的。在这些程序中，机械手往往不是处于最优的位置，致使机械手的运行轨迹变长、运行时间增加。而Roboguide中的Optimize position功能能够在机械手可达范围内，且运动过程不发生干涉的条件下，通过调整机械手（物体）的位置，达到优化系统节拍，减少工业机械手耗电量，增加工业机械手寿命的目的。

Optimize position（优化位置）功能的基本步骤如下图所示：即打开位置最优功能窗口→选择机械手（物体）→选择TP程序→设定计算覆盖区域→运行计算→查看计算结果→改变机械手（物体）位置生成新的程序。

工业机械手优化位置

使用Optimize position（优化位置）功能时，最主要的是确定计算区域和划分出工业机械手位置点。计算区域是通过设定X、Y和Z轴三个方向上的最大和最小值来确定的，而工业机械手位置点的划分是通过设定最小标度值实现的。选取的计算区域越大，划分的点越多，计算时间越长。

Optimize position（优化位置）功能采用逐个比较法，通过指定优化区域，划分计算点，逐个计算工业机械手（物体）系统的运动时间，分析工业机械手的可达性和可达性，最终在计算点中选取最优值。在运用Optimize position（优化位置）功能时，需要注意以下几个问题：

1、用户所选取的优化范围可能在实际最优点范围之外；

2、划分的最小标度值较大，实际最优值不在所划分的点上；

3、如果将最小标度值设置更小，所需要计算的点将会大幅增加，计算的时间也就越长。

Optimize position功能（优化位置）还可以添加以下评估参数：Duty information (Over heat, OVC) 工业机械手工作状况信息、Power consumption information (average power) 耗电量信息和Reducer life information (L10 life) 减速机寿命信息。