[发明专利]一种工业机器人的编程系统和方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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：

G61 G01 X_ Y_ Z_ F1000

MOVL #POS V1600.0 PL1

L PR[1] ％50 FINE

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。

发明内容

本发明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。

本发明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。