[发明专利]把图形程序和机器人程序进行同步的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于把机器人程序和图形程序进行同步的设备和方法。

本发明在工业机器人的离线编程和仿真方面是有用的，特别是当该仿真包含机器人将如何执行其任务的图形描述以及机器人控制器包含用于描述机器人将如何执行其任务的文本语言时。

背景技术

工业机器人是被用于许多不同的工业应用中的多种操作的高度灵活的设备。通常，通过与传统机器人编程语言非常类似的机器人编程语言对工业机器人进行编程。机器人编程语言包括指令序列，其中，每个指令告知机器人控制器要做什么以及如何做。典型的机器人编程语言包括用于机器人运动、对输入信号和输出信号进行处理、程序注释、对程序流程(循环和条件)进行处理的指令。每个工业机器人制造商有其自己的机器人编程语言。

传统的机器人控制器提供与机器人控制器相连的编辑设备，用于对机器人进行指示，以及用于对机器人程序的指令序列进行记录和编辑。指令序列通常被保存在用于离线存储以及用于离线编辑的计算机文件中。在离线形式中，机器人程序包括一个或更多个包含指令的文件，这些指令具有对每个步骤要进行的操作进行细化的每个指令的实参。除指令以外，还可以有与每个指令相关联的数据，例如，机器人所要移动到的点在某些情形下可以被存储在指令中，或者在其它情形下被存储在程序的数据段中并由具体的指令予以引用。

机器人的编程是费时的过程，在编程和教授过程中使用机器人的传统的方法占用生产装备，延迟生产开始。为了节省时间以及加快生产开始，非常期望对机器人进行离线编程。通常，这是通过离线图形仿真来完成的。仿真包含机器人及其环境的图形3D表示以及教授和记录机器人的操作和移动的图形装置。图形仿真提供用于对工业机器人进行编程以及使该工业 机器人形象化的更加自然和容易的方法，不对实际的装备形成妨碍。另外，图形环境允许独立于机器人制造商所使用的机器人编程语言。然而，图形3D仿真没有对实际的机器人编程语言中所有可用的特征进行表示的能力。例如，3D仿真既不显示程序流程、循环和条件，也不显示程序中的注释。许多输入-输出处理也不在3D仿真中显示。

从具有图形仿真的工作的输出是图形程序，该图形程序包括机器人在操作期间应当做什么的图形表示。例如，图形程序包括3D点和序列，还可以包括运动的属性，如有关机器人将如何对待拐角以及机器人的工具相对于零件(part)将移动多快的描述，以及用于诸如电弧焊、点焊等过程的过程信息。当仿真和离线编程完成时，图形程序必须被转换成或翻译成实际的机器人程序。通常，从图形程序到机器人程序的翻译是由单向翻译器来完成的，该单向翻译器把3D点和序列以及沿3D对象的其它信息转换成用于具体的机器人编程语言的运动指令序列。机器人程序随后被传送到实际的机器人控制器。

该机器人程序几乎从来不是完全正确的或完整的。必须增加程序流程以保证正确的循环以及条件的处理。还要增加输入-输出信号和处理。真实世界和3D仿真之间的标定中的误差意味着必须对许多指令和位置进行修改以使得机器人运行中没有碰撞。另外，对装备晚进行的修改意味着必须增加新的指令。在提高机器人的生产能力的压力下，指令被修改以提高机器人的速度，降低了机器人在拐角中和在大的移动中运动的精度。最后，对控制器上的程序进行注释，使得将来的编程员能够理解程序的逻辑以及修改背后的原因。对整个程序都增加注释，以提高机器人程序的可读性和可维护性。

以上所有的修改，意味着实际的机器人程序常常与3D离线仿真中的描述非常不同。通常，在此工作完成后，可以不再使用3D图形仿真。如果编程员要使用在3D仿真期间生成的图形程序来进行修改，则以上所有的改变必须重新进行。这意味着，如果不能用来自真实的机器人程序的实际的程序数据对3D仿真进行更新，则3D仿真不再是有效的编程工具，离线编程的好处也失去了。

通常，机器人制造商和3D仿真制造商试图通过另一单向翻译器从机器人程序对3D仿真进行更新，该单向翻译器获取机器人程序并把它转换成机器人运动的3D表示的图形程序。从而，程序流程和条件、许多输入 -输出处理、以及程序中的注释都被丢弃。

试图解决此限制的传统解决方案是把机器人程序分成段、子例程、和/或模块，其中，能够无损失地被加载回3D仿真中的涉及移动的机器人指令被放在与对程序流程、条件、输入-输出处理和注释进行处理的指令分开的段、例程或模块中。此方法的缺点在于：仿真系统不能对整个程序进行处理，必须有手工工作在对来自3D仿真系统的段、例程或模块进行修改后对整个程序重新进行汇编。因此，传统的3D仿真和离线编程工具提供‘下载’翻译器和‘上载’翻译器。