工业机器人的编程系统和方法技术方案

本发明专利技术提供一种工业机器人编程系统和编程方法，实现工业机器人直观化、简捷化、通用化的编程。本发明专利技术的编程系统，包括：组态编程环境模块，原语转换模块，和后置映射转换模块，根据不同机器人系统的指令格式，后置映射模块将上述原语指令链表映射转换为不同的机器人系统指令，生成工业机器人的作业文件。本发明专利技术的编程方法，包括进入组态编程环境的步骤；拖曳编程的步骤；参数设置的步骤；确认编程完成，进行封装，生成组件组合列表的步骤；定义统一描述组件控制及逻辑关系的内部标准原语，调用编程系统内部的标准原语转换模块，把工业机器人编程文件由组件封装格式转换为原语指令封装格式的步骤；还包括后置映射步骤。

【技术实现步骤摘要】
一种工业机器人的编程系统和方法
本专利技术涉及一种工业机器人的编程系统和方法，具体应用于数控加工领域的工业机器人编程。
技术介绍
随着先进制造技术的发展，工业机器人越来越广泛的与数控机床组合应用，以满足高速、高精、柔性等加工要求。在应用中，工业机器人的作业文件编辑和数控机床加工程序的编辑，都是加工准备阶段的重要环节。但是，工业机器人和数控机床的编程方法不同，又都具有很强的专业性，且常用的编程指令功能都有几十条，提高了对技术人员编程能力的要求，增加了工业机器人和数控机床组合应用的难度。例如：G61G01X_Y_Z_F1000MOVL#POSV1600.0PL1LPR[1]％50FINE以上三条程序语句都是进行直线运动操作的控制指令。第一条是数控系统常用的G指令格式，第二和第三条都为工业机器人控制器的指令格式。可以看出，工业机器人与通用数控系统，在编程方法上完全不同；并且，不同品牌的工业机器人的编程指令的名称与格式也有较大的区别。虽然有研究人员提出利用数控机床G代码作为中转，通过功能转换和扩展，将工业机器人和数控机床的编程统一为G代码编程。该方法利用已有的、标准化的G代码指令对具有很强应用特点的工业机器人编程指令进行直接的转换和扩展，缺少灵活性与通用性；同时，该方法还要求技术人员既精通G代码编程、又掌握扩展的G代码指令，本质上，仍对技术人员的编程能力有很高的要求。所以，目前在工业机器人和数控机床的组合应用中，技术人员需要花费大量时间掌握两种具有专用性和专业性的编程方法，增加了加工准备阶段的难度，降低了工业机器人与数控机床组合应用的效率。通用化的编程方法主要有指令式、图形式、组态式等方法，其中组态式编程方法形象、直观、简捷，利用应用软件中提供的工具、方法，即可完成工程中某一具体任务，已广泛应用于工业领域。后置处理技术是数控系统中将刀具轨迹根据特定的数控机床转化为该数控机床可以识别的G代码指令的一种有效方法。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种基于组态技术与后置映射方法的工业机器人编程系统和编程方法，使得不具有相关机器人编程语言的操作员能够对工业机器人进行编程，实现工业机器人直观化、简捷化、通用化的编程。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于组态技术与后置映射方法的工业机器人编程系统，包括：组态编程环境模块，组态编程环境模块为基于组态技术的工业机器人编程环境，包含有描述机器人实际运动和状态转换功能的功能组件以及进行所述功能组件间逻辑关系连接的关系组件；组态编程环境模块用于生成组件组合列表；还包括原语转换模块，编程系统内部的标准原语转换模块，统一描述组件名称及其属性的内部标准原语指令并且把工业机器人编程文件由组件封装格式转换为原语指令封装格式，最终将上述的组件组合列表转换为原语指令序列链表；还包括后置映射转换模块，根据不同机器人系统的指令格式，后置映射转换模块将上述原语指令序列链表映射转换为不同的机器人系统指令，生成工业机器人的作业文件。进一步的是：上述的后置映射转换模块包括：映射配置表，存放内部原语指令格式与各品牌工业机器人编程指令格式的转换关系；还包括映射转换模块，扫描内部原语指令文件的每一行，再查询配置表，并利用基于正则表达式进行字符串匹配的方法，映射出原语指令文件每一行所对应的机器人编程指令；还包括代码生成模块，将映射的机器人编程指令生成相应的机器人可执行代码文件。更进一步的是：上述功能组件包括：线性和圆弧运动功能组件，实现机器人线性运动和圆弧运动；还包括I/O操作功能组件，机器人内外部输入输出点的读写操作；还包括辅助功能组件，主要针对机器人外部设备的复合控制；还包括轴回零操作功能组件，机器人各关节的回零操作；还包括变量操作功能组件，机器人程序中变量的赋值和运算操作；上述关系组件包括循环关系组件，描述机器人程序中的循环关系；还包括I/O等待关系组件，由输入输出状态触发的等待关系；还包括延时等待关系组件，由定时器延时触发的等待关系；还包括条件跳转关系组件，由条件表达式触发的跳转关系；还包括条件判断关系组件，由条件表达式触发的判断关系；还包括条件选择关系组件，由条件表达式触发的选择关系。上述辅助功能组件中的机器人外部设备的复合控制可以是焊接机器人的焊枪的控制和/或搬运机器人手抓的开合控制。进一步的是：上述的原语转换模块一方面定义了编程系统内部标准原语指令的名称和语法结构；另一方面，原语转换模块应用图遍历方法扫描组件组合文件中各封装的组件，并生成原语指令序列链表，将组件的属性与原语的语法结构映射，把工业机器人编程文件由组件封装格式转换为控制原语指令封装格式。优选的是：上述的组态编程环境模块的用户界面，包括用于编程的工具栏、组件面板、组态编程子窗体和属性窗体。本专利技术还提供了一种基于组态技术与后置映射方法的工业机器人的编程方法，所述方法包括进入包含有功能组件和关系组件的组态编程环境的步骤；在组态编程环境中将功能组件和关系组件拖曳到组态编程子窗体中进行编程的步骤；用双击上述组态编程子窗体中的功能组件和关系组件进行参数设置的步骤；将结束组件拖曳至组态编程子窗体中，并用无条件顺序连接关系组件按照添加组件的顺序连接相邻的组件的步骤；确认编程完成，进行封装，生成组件组合列表；确定为编程完成，返回进行重新编程的步骤；定义统一描述组件控制及逻辑关系的内部标准原语，调用编程系统内部的标准原语转换模块，把工业机器人编程文件由组件封装格式转换为原语指令封装格式的步骤；还包括进入后置映射步骤，该步骤中：首先通过配置管理选择对应品牌的工业机器人的控制器的映射配置表，进行配置映射；其次，进入映射转换步骤，扫描内部原语指令文件的每一行，再查询配置表，并利用基于正则表达式进行字符串匹配的方法，映射出原语指令文件每一行所对应的机器人编程指令；最后，生成所选后置映射文件对应系统的机器人作业文件。上述方法的每一个步骤都可以手动返回至上一步骤，直至退出整个编程环境。当本控制方法应用于一些工业机器人编程场合时，在上述组态编程环境中将功能组件和关系组件拖曳到组态编程子窗体中进行编程步骤之前，还需要进行人工导引机器人末端执行器的步骤，该步骤为传统的工业机器人编程中的示教步骤中所涉及的操作方法。当本编程方法应用于机器手抓取一定数量工件时的作业流程为：首先将机器人各轴回零；然后以直线运动的方式运行到原料仓位置，抓取工件；再以直线运动的方式运动到工件安装位置，松开工件；重复以上操作，直到夹取的工件数量满足条件，结束本次作业；其中，人工导引机器人末端执行器的步骤包括人工导引机器人末端执行器到达原料仓位置以及人工导引机器人末端执行器到达工件安装位置。本专利技术的有益效果是：1、整个编程系统通过基于组态技术的组态编程环境模块，不需要以指令的形式编写程序就能完成特定的应用开发，使得编程的环境更加的简单，便捷；2、本专利技术的编程方法中通过后置映射的方法，根据不同机器人系统以及数控系统的指令格式，将基于组态技术的机器人编程文件生成可应用于不同机器人系统以及数控系统的编程语言，实现了编程的通用化；并且，由于提供了映射管理功能，用户可将所应用的各种工业机器人指令系统以及数控系统的指令功能，建立相应的映射配置表，实现了指令映射的可扩展性。3、本专利技术中将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于组态技术与后置映射方法的工业机器人编程系统，包括：?组态编程环境模块，组态编程环境模块为基于组态技术的工业机器人编程环境，包含有描述机器人实际运动和状态转换功能的功能组件以及进行所述功能组件间逻辑关系连接的关系组件；组态编程环境模块用于生成组件组合列表；?原语转换模块，编程系统内部的标准原语转换模块，统一描述组件名称及其属性的内部标准原语指令并且把工业机器人编程文件由组件封装格式转换为原语指令封装格式，最终将上述的组件组合列表转换为原语指令链表；?后置映射转换模块，根据不同机器人系统的指令格式，后置映射模块将上述原语指令链表映射转换为不同的机器人系统指令，生成工业机器人的作业文件。

【技术特征摘要】
1.一种基于组态技术与后置映射方法的工业机器人编程系统，包括：-组态编程环境模块，组态编程环境模块为基于组态技术的工业机器人编程环境，包含有描述机器人实际运动和状态转换功能的功能组件以及进行所述功能组件间逻辑关系连接的关系组件；组态编程环境模块用于生成组件组合列表；-原语转换模块，编程系统内部的标准原语转换模块，统一描述组件名称及其属性的内部标准原语指令并且把工业机器人编程文件由组件封装格式转换为原语指令封装格式，最终将上述的组件组合列表转换为原语指令序列链表；-后置映射转换模块，根据不同机器人系统的指令格式，后置映射转换模块将上述原语指令序列链表映射转换为不同的机器人系统指令，生成工业机器人的作业文件。2.如权利要求1所述的编程系统，其特征在于：所述后置映射转换模块包括：-映射配置表，存放内部原语指令格式与各品牌工业机器人编程指令格式的转换关系；-映射转换模块，扫描内部原语指令文件的每一行，再查询配置表，并利用基于正则表达式进行字符串匹配的方法，映射出原语指令文件每一行所对应的机器人编程指令；-代码生成模块，将映射的机器人编程指令生成相应的机器人可执行代码文件。3.如权利要求1或2所述的一种编程系统，其特征在于：所述功能组件主要包括：-线性和圆弧运动功能组件，实现机器人线性运动和圆弧运动；-I/O操作功能组件，机器人内外部输入输出点的读写操作；-辅助功能组件，主要针对机器人外部设备的复合控制；-轴回零操作功能组件，机器人各关节的回零操作；-变量操作功能组件，机器人程序中变量的赋值和运算操作；所述关系组件主要包括：-循环关系组件，描述机器人程序中的循环关系；-I/O等待关系组件，由输入输出状态触发的等待关系；-延时等待关系组件，由定时器延时触发的等待关系；-条件跳转关系组件，由条件表达式触发的跳转关系；-条件判断关系组件，由条件表达式触发的判断关系；-条件选择关系组件，由条件表达式触发的选择关系。4.如权利要求3所述的编程系统，其特征在于：所述辅助功能组件中的机器人外部设备的复合控制包括焊接机器人的焊枪的控制和/或搬运机器人手抓的开合控制。5.如权利要求1所述的编程系统，其特征在于：所述的原语转换模块一方面定义了编程系统内部标准原语指令的名称和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王品，郑湃，
申请(专利权)人：常州数控技术研究所，
类型：发明
国别省市：