基礎入門篇

項目一 初識離線編程仿真軟件

【項目引入】

【知識圖譜】

隨著科技的發展，人類文明正邁向智能時代。智能制造作為其中重要的一環，越來越受到國家的重視與扶持。近幾年，《中國制造2025》的全面啟動實施加快了傳統制造業轉型升級的步伐，工業機器人作為智能制造的重要實施基礎，其行業應用的需求呈現爆發式增長。

工業機器人是一種可編程的操作機，其編程的方法通常可分為在線示教編程和離線編程2種。在線示教編程就是操作人員親臨生產現場，通過操作工業機器人示教器，依靠人眼觀測，手動調整機器人的位置和姿態的同時，在示教器中添加各種程序指令，從而編寫機器人的運動控制程序。目前，在線示教編程的方式仍然占據著主流地位，但是由于其本身操作的局限性，在實際的生產應用中主要存在以下問題。

① 在線示教編程過程煩瑣，編程人員在記錄關鍵點位置時需要反復點動機器人，工作量較大，編程周期長，效率低。

② 精度完全由示教者目測決定，對復雜的路徑進行示教時，在線示教編程難以取得令人滿意的效果。

例如，工業機器人的弧焊、切割、涂膠等作業屬于連續軌跡的運動控制。工業機器人在運行的過程中，展現出的行云流水般的運動軌跡和復雜多變的姿態控制是在線示教編程難以實現的。另外，工業機器人要完成特殊圖形軌跡的刻畫，需要記錄成百上千個關鍵點，這對于在線示教編程來說無疑工作量巨大。因此，傳統的在線示教編程越來越難以滿足現代加工工藝的復雜要求，其應用范圍逐步被壓縮至機器人軌跡相對簡單的應用，如搬運、碼垛、點焊作業等。

1.離線編程與仿真技術的認知

工業機器人離線編程的出現有效地彌補了在線示教編程的不足，并且隨著計算機技術的發展，離線編程技術也愈發成熟，成為了未來機器人編程方式的主流趨勢。工業機器人的離線編程軟件通過結合三維仿真技術，利用計算機圖形學的成果對工作單元進行三維建模；在仿真環境中建立與現實工作環境對應的場景，采用規劃算法對圖形進行控制和操作；在不使用真實工業機器人的情況下進行軌跡規劃，進而產生機器人程序。在離線程序生成的整個周期中，人們通過利用離線編程軟件的模擬仿真技術，在軟件提供的仿真環境中運行程序，并將程序的運行結果可視化。離線編程與仿真技術為工業機器人的應用建立了以下的優勢。

① 減少機器人的停機時間，當對下一個任務進行編程時，機器人仍可在生產線上進行工作。

② 通過仿真功能預知要產生的問題，從而將問題消滅在萌芽階段，保證了人員和財產的安全。

③ 適用范圍廣，可對各種機器人進行編程，并能方便地實現優化編程。

④ 可使用高級計算機編程語言對復雜任務進行編程。

⑤ 便于及時修改和優化機器人程序。

機器人離線編程的諸多優勢已經引起了人們極大的興趣，并成為當今機器人學中一個十分活躍的研究方向。應用離線編程技術是提高工業機器人作業水平的必然趨勢。

目前市場中，離線編程與仿真軟件的品牌有很多，但是其基本流程大致相同，如圖1-1所示。首先，應在離線編程軟件的三維界面中，用模型搭建一個與真實環境相對應的仿真場景；然后，軟件通過對模型信息的計算來進行軌跡、工藝規劃設計，并轉化成仿真程序，讓機器人進行實時的模擬仿真；最后，通過程序的后續處理和優化過程，向外輸出機器人的運動控制程序。

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工業機器人離線編程技術

2.主流的離線編程軟件

（1）RobotMaster

RobotMaster源自加拿大，幾乎支持市場上絕大多數機器人品牌（KUKA、ABB、FANUC、MOTOMAN、史陶比爾、珂瑪、三菱、DENSO、松下等），是目前國外頂尖的離線編程軟件。RobotMaster界面如圖1-2所示。

功能：RobotMaster在MasterCAM中無縫集成了機器人編程、仿真和代碼生成功能，提高了機器人的編程速度。

優點：RobotMaster可以依靠產品數學模型生成程序，適用于切割、銑削、焊接、噴涂作業等；獨特的優化功能使得運動學規劃和碰撞檢測十分精確；支持外部軸（直線導軌系統、旋轉變位系統）和復合外部軸組合系統。

缺點：RobotMaster暫時不支持多臺機器人同時模擬仿真。

（2）RobotWorks

RobotWorks是源自于以色列的機器人離線編程與仿真軟件。RobotWorks是基于SolidWorks二次開發的，其界面如圖1-3所示。

功能：RobotWorks擁有全面的數據接口、強大的編程能力與工業機器人數據庫、較強的仿真模擬能力和開放的自定義工藝庫。

優點：RobotWorks擁有多種生成軌跡的方式，支持多種機器人和外部軸應用。

缺點：由于SolidWorks本身不帶CAM功能，所以RobotWorks的編程過程比較煩瑣，機器人運動學規劃策略的智能化程度低。

（3）ROBCAD

ROBCAD是西門子旗下的軟件，其體積龐大，價格也是同類軟件中比較高的。該軟件的重點在生產線仿真，且支持離線點焊、多臺機器人仿真、非機器人運動機構仿真及精確的節拍仿真，主要應用于產品生命周期中的概念設計和結構設計2個前期階段。ROBCAD界面如圖1-4所示。

ROBCAD的主要特點：可與主流的CAD軟件（如NX、CATIA、IDEAS）進行無縫集成，達到工具、工裝、機器人和操作者的三維可視化，從而實現制造單元、測試以及編程的仿真。

（4）DELMIA

DELMIA是法國達索公司旗下的CAM軟件，它包含面向制造過程設計的DPE、面向物流過程分析的QUEST、面向裝配過程分析的DPM、面向人機分析的HUMAN、面向機器人仿真的ROBOTICS、面向虛擬數控加工仿真的VNC 6大模塊。其中，ROBOTICS解決方案涵蓋汽車領域的發動機、總裝和白車身（Body-in-White），航空領域的機身裝配、維修、維護，以及一般制造業的制造工藝。DELMIA界面如圖1-5所示。

DELMIA中的ROBOTICS模塊利用其強大的PPR集成中樞可快速地進行機器人工作單元的建立、仿真與驗證，提供了一個完整的、可伸縮的、柔性的解決方案。

優點：用戶能夠輕松地從含400種以上的機器人資源目錄中下載機器人和其他的工具資源；利用工廠的布置來規劃工程師所要完成的工作，加入工作單元中工藝所需的資源，進一步細化布局。

缺點：DELMIA屬于專家型軟件，操作難度太高，適合于機器人學領域的研究生及以上人員使用，不適宜初學者學習。

（5）RobotStudio

RobotStudio是ABB工業機器人的配套軟件，也是機器人制造商配套軟件中做得較好的一款。RobotStudio支持機器人的整個生命周期，使用圖形化編程、編輯和調試機器人系統來創建機器人的運行程序，并模擬優化現有的機器人程序。RobotStudio界面如圖1-6所示。

RobotStudio優點如下。

① 可方便地導入各種主流CAD格式的數據，包括IGES、STEP、VRML、VDAFS、ACIS及CATIA等。

② Auto Path能通過使用待加工零件的CAD模型，在數分鐘之內便可自動生成跟蹤加工曲線所需的機器人位置（軌跡）信息。

③ 程序編輯器可生成機器人程序，使用戶能夠在Windows環境中離線開發或維護機器人程序，可顯著縮短編程時間、改進程序結構。

④ 可以對TCP的速度、加速度、奇異點或軸線等進行優化，縮短編程周期時間。

⑤ 用戶通過Autoreach可自動進行可達性分析，能任意移動機器人或工件，直到所有位置均可到達，然后在數分鐘之內便可完成工作單元的平面布置驗證和優化。

⑥ 虛擬示教臺可作為一種非常出色的教學和培訓工具。

⑦ 事件表是一種用于驗證程序結構與邏輯的理想工具，將I/O連接到仿真事件，可實現工位內機器人及所有設備的仿真。

⑧ 碰撞檢測功能可自動監測并顯示程序執行時這些對象是否會發生碰撞，避免設備碰撞造成的嚴重損失。

⑨ 可采用VBA改進和擴充RobotStudio功能，并根據用戶的具體需要開發功能強大的外接插件、宏或定制用戶界面。

⑩ 整個機器人程序無需任何轉換便可直接上傳到實際機器人系統中。

缺點：對其他品牌的機器人兼容性差，只適用于ABB品牌的工業機器人。

任務一 ROBOGUIDE的認知

【任務描述】

【知識學習】

ROBOGUIDE是與FANUC工業機器人配套的一款軟件，其界面如圖1-7所示。該軟件支持機器人系統布局設計和動作模擬仿真，可進行機器人干涉性、可達性的分析和系統的節拍估算，還能夠自動生成機器人的離線程序，優化機器人的程序以及進行機器人故障的診斷等。

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ROBOGUIDE認知

1.ROBOGUIDE仿真模塊簡介

ROBOGUIDE是一款核心應用軟件，其常用的仿真模塊有ChamferingPRO、HandlingPRO、WeldPRO、PalletPRO和PaintPRO等。其中，ChamferingPRO模塊用于去毛刺、倒角等工件加工的仿真應用；HandlingPRO模塊用于機床上下料、沖壓、裝配、注塑機等物料的搬運仿真；WeldPRO模塊用于焊接、激光切割等工藝的仿真；PalletPRO模塊用于各種碼垛的仿真；PaintPRO模塊用于噴涂的仿真。不同的模塊決定了其實現的功能不同，相應加載的應用軟件工具包也會不同，如圖1-8所示。

除了常用的模塊之外，ROBOGUIDE中其他功能模塊可使用戶方便快捷地創建并優化機器人程序，如圖1-9所示。例如，4D Edit模塊可以將3D機器人模型導入到真實的TP中，再將3D模型和1D內部信息結合形成4D圖像顯示；MotionPRO模塊可以對TP程序進行優化，包括對節拍和路徑的優化（節拍優化要求在電機可接受的負荷范圍內進行，路徑優化需要設定一個允許偏離的距離，從而使機器人的運動路徑在設定的偏離范圍內接近示教點）;iRPickPRO模塊可以通過簡單設置創建Workcell自動生成布局，并以3D視圖的形式顯示單臺或多臺機器人抓放工件的過程，自動生成高速視覺拾取程序，進而進行高速視覺跟蹤仿真。

另外，ROBOGUIDE還提供了一些功能插件來拓展軟件的功能，如圖1-10所示。例如，當在ROBOGUIDE中安裝Line Tracking（直線跟蹤）插件后，機器人可以自動補償工件隨導軌流動而產生的位移，將絕對運動的工件當作相對靜止的物體，以便對時刻運動的流水線上的工件進行相應的操作；安裝Coordinated Motion（協調運動）插件后，機器人本體軸與外部附加軸做協調運動，從而使機器人處于合適的焊接姿態來提高焊接質量；安裝Spray Simulation（噴涂模擬）插件后，可以根據實際情況建立噴槍模型，然后在ROBOGUIDE中模擬噴涂效果，查看膜厚的分布情況；安裝能源消耗評估插件后，可以在給定的節拍內優化程序，使能源消耗降到最低，也可在給定的能源消耗內優化程序，使節拍最短；安裝壽命評估插件后，可以在給定的節拍內優化程序，使減速機壽命最長，也可在給定的壽命內優化程序，使節拍最短。

2.離線編程與仿真的實施

在ROBOGUIDE中進行工業機器人的離線編程與仿真，主要可分為以下幾個步驟。

（1）創建工程文件

根據真實機器人創建相應的仿真機器人工程文件。創建過程中需要選擇從事作業的仿真模塊、控制柜及控制系統版本、軟件工具包、機器人型號等。工程文件會以三維模型的形式顯示在軟件的視圖窗口中，在初始狀態下只提供三維空間內的機器人模型和機器人的控制系統。

（2）構建虛擬工作環境

根據現場設備的真實布局，在工程文件的三維世界中，通過繪制或導入模型來搭建虛擬的工作場景，從而模擬真實的工作環境。例如，要模擬焊接的工作場景，就需要搭建焊接機器人、焊接設備及其他焊接輔助設備組成的三維模型環境。

（3）模型的仿真設置

由三維繪圖軟件繪制的模型除了在形狀上有所不同外，其他并無本質上的差別。而ROBOGUIDE建立的工程文件要求這些模型充當不同的角色，如工件、機械設備等。編程人員要對相應的模型進行設置，賦予它們不同的屬性以達到仿真的目的。當機器人工程文件能夠仿真某些任務時，也可稱為機器人仿真工作站。

（4）控制系統的設置

仿真工作站的場景搭建完成以后，需要按照真實的機器人配置對虛擬機器人控制系統進行設置。控制系統的設置包括工具坐標系的設置、用戶坐標系的設置、系統變量的設置等，以賦予仿真工作站與真實工作站同等的編程和運行條件。

（5）編寫離線程序

在ROBOGUIDE的工程文件中利用虛擬示教器（Teach Pendant,TP）或者軌跡自動規劃功能的方法創建并編寫機器人程序，實現真實機器人所要求的功能，如焊接、搬運、碼垛等。

（6）仿真運行程序

相對于真實機器人運行程序，在軟件中進行程序的仿真運行實際上是讓編程人員提前預知了運行結果。可視化的運行結果使得程序的預期性和可行性更為直觀，如程序是否滿足任務要求，機器人是否會發生軸的限位、是否發生碰撞等。針對仿真結果中出現的情況進行分析，可及時糾正程序錯誤并進一步優化程序。

（7）程序的導出和上傳

由于ROBOGUIDE中機器人控制系統與真實機器人控制器的高度統一，所以離線程序只需小范圍的轉化和修改，甚至無須修改便可直接導出到存儲設備并上傳到真實的機器人中運行。

【思考與練習】

1.HandlingPRO模塊主要從事的仿真應用是什么？

2.Coordinated Motion插件可以實現什么功能？

任務二 ROBOGUIDE的安裝

【任務描述】

【知識學習】

本書所使用的ROBOGUIDE的軟件版本號為8.30104.00.21，計算機操作系統為Windows 10中文版。操作系統中的防火墻和殺毒軟件因識別錯誤，可能會造成ROBOGUIDE安裝程序的不正常運行，甚至會引起某些插件無法正常安裝而導致整個軟件安裝失敗。建議在安裝ROBOGUIDE之前關閉系統防火墻及殺毒軟件，避免計算機防護系統擅自清除ROBOGUIDE的相關組件。作為一款較大的三維軟件，ROBOGUIDE對計算機的配置有一定的要求，如果要達到比較流暢的運行體驗，計算機的配置不能太低。建議的計算機配置要求如表1-1所示。

注意

如果屏幕的分辨率小于1920×1080，會導致ROBOGUIDE界面的某些功能窗口顯示不完整，給軟件的操作造成極大的不便。

【任務實施】

① 將ROBOGUIDE的安裝包進行解壓，然后進入到解壓后的文件目錄中，鼠標右鍵單擊并以管理員身份運行“setup.exe”安裝程序，如圖1-11所示。

② 在軟件安裝向導中要求重啟計算機，這里選擇第2項稍后重啟，單擊“Finish”按鈕進入下一步，如圖1-12所示。

③ 再次打開安裝程序，單擊“Next”按鈕進入下一步，如圖1-13所示。

④ 圖1-14所示界面是關于許可協議的設置，單擊“Yes”按鈕接受此協議進入下一步。

⑤ 在圖1-15所示界面中可設置安裝目標路徑。用戶可在初次安裝時更改安裝路徑。默認的安裝路徑是系統盤。由于軟件占用的空間較大，建議更改為非系統盤，單擊“Next”按鈕進入下一步。

⑥ 在圖1-16所示界面中選擇需要安裝的仿真模塊，一般保持默認即可。單擊“Next”按鈕進入下一個選擇界面。

⑦ 在圖1-17所示界面中選擇需要安裝的擴展功能，一般保持默認即可。單擊“Next”按鈕進入下一個選擇界面。

⑧ 在圖1-18所示界面中選擇軟件的各仿真模塊是否創建桌面快捷方式，確認后單擊“Next”按鈕進入下一個選擇界面。

⑨ 在圖1-19所示界面中選擇軟件版本，一般直接選擇最新版本，這樣可節省磁盤空間。如果機器人是比較早期的型號，可選擇同時安裝之前對應的版本，單擊“Next”按鈕進入下一步。

⑩ 圖1-20所示界面中列出了之前所有的選擇項，如果發現錯誤，單擊“Back”按鈕可返回更改，確認無誤后單擊“Next”按鈕進入下一步，由此便進入了時間較長的安裝過程。

? 圖1-21所示的結果表明軟件已經成功安裝。在界面中單擊“Finsh”按鈕退出安裝程序。

? 在圖1-22所示界面中選擇第1項，單擊“Finish”按鈕重啟計算機。系統重啟完成后即可正常使用ROBOGUIDE。

【思考與練習】

1.如果計算機顯示器分辨率過低，ROBOGUIDE界面會出現哪些問題？

2.安裝ROBOGUIDE的注意事項有哪些？

任務三 創建機器人工程文件

【任務描述】

【知識學習】

機器人工程文件是一個含有工業機器人模型和真實機器人控制系統的仿真文件，為仿真工作站的搭建提供平臺。機器人工程文件在ROBOGUIDE中具體表現為一個三維的虛擬世界，編程人員可在這個虛擬的環境中運用CAD模型任意搭建場景來構建仿真工作站。ROBOGUIDE擁有從事各類工作的機器人仿真模塊，如焊接仿真模塊、搬運仿真模塊、噴涂仿真模塊等。不同的模塊對應著不同的機器人型號和應用軟件工具，實現的功能也不同。另外，在創建工程文件的過程中還可以為機器人添加附加功能，如視覺功能、外部專用電焊設備控制、附加軸控制、多機器人手臂控制等。

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創建機器人工程文件

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新建與打開工程文件

ROBOGUIDE中菜單和工具欄的應用是基于工程文件而言的，在沒有創建或者打開工程文件的情況下，菜單欄和工具欄中的絕大部分功能呈灰色，處于不可用的狀態，如圖1-23所示。ROBOGUIDE創建的工程文件在計算機的存儲中是以文件夾的形式存在的，也可以稱為工程包。工程包內包括模型文件、機器人系統配置文件、程序文件等，其中啟動文件的后綴名為“.frw”，如圖1-24所示；另外，ROBOGUIDE也可以將工程文件生成軟件專用的工程文件壓縮包，其后綴名為“.rgx”，如圖1-25所示。

工程文件的文件夾不受計算機存儲路徑的影響，可通過簡單的剪切、復制等操作改變其存放位置（必須是整個文件夾的操作）。雙擊frw文件即可調用ROBOGUIDE打開工程文件。

rgx文件作為ROBOGUIDE專用的壓縮文件，有利于工程文件在不同設備之間的交互。雙擊解壓工程文件壓縮包，將工程文件的文件夾釋放在默認的存儲目錄下（系統盤/文檔/My Workcell）。打開之后，用戶在軟件界面內的任何編輯都是基于釋放的文件夾下的文件，而并不會影響到原有的rgx壓縮文件。

【任務實施】

① 打開ROBOGUIDE后，單擊工具欄上的新建按鈕或執行菜單命令“File”→“New Cell”，如圖1-26所示。

② 在彈出的圖1-27所示的創建工程文件向導界面中選擇需要的仿真模塊，這里以HandlingPRO物料搬運模塊為例，選擇后單擊“Next”按鈕進入下一步。

③ 在圖1-28所示的界面中確定工程文件的名稱，這里也可以使用默認的名稱。另外，名稱也支持中文輸入。但為了方便以后文件的管理與查找，建議重新命名。命名完成后，單擊“Next”按鈕進入下一步。

④ 在圖1-29所示的界面中選擇創建機器人工程文件的方式，一般情況下選擇第1項，然后單擊“Next”按鈕進入下一步。

注意

機器人工程文件的創建方式有下面4種。

① Creat a new robot with the default HandingPRO config：采用默認配置新建文件，選擇配置可完全自定義，適用于一般情況。

② Creat a new robot with the last used HandingPRO config：根據上次使用的配置新建文件，如果之前創建過工程文件（離本次最近的一次），而新建的文件與之前的配置大致相同，采用此方法較為方便。

③ Creat a new robot from a file backup：根據機器人工程文件的備份進行創建，選擇rgx壓縮文件進行文件釋放得到的工程文件。

④ Creat an exact copy of an existing robot：直接復制已存在的機器人工程文件進行創建。

⑤ 在圖1-30所示的界面中選擇機器人控制器的型號及版本，以R-30iB控制器為例，這里默認選擇最新的V8.30版本。如果機器人是比較早期的型號，新版本無法適配，可以選擇早期的版本號。單擊“Next”按鈕進入下一步。

⑥ 在圖1-31所示的界面中選擇應用軟件工具包，如點焊工具、弧焊工具、搬運工具等。根據仿真的需要選擇合適的軟件工具，這里選擇搬運工具Handling Tool（H552），然后單擊“Next”按鈕進入下一步。

注意

不同軟件工具的差異會集中體現在TP上，如安裝有焊接工具的TP中包含有焊接指令和焊接程序，安裝有搬運工具的示教器中有碼垛指令等。另外，TP的菜單也會有很大差異，不同的工具針對自身的應用進行了專門的定制，包括控制信號、運行監控等。

⑦ 在圖1-32所示界面中選擇仿真所用的機器人型號。這里幾乎包含了FANUC旗下所有的工業機器人，這里選擇R-2000iC/165F，然后單擊“Next”按鈕進入下一個選擇界面。

⑧ 在圖1-33所示的界面中可以選擇添加外部群組，這里先不做任何操作，直接單擊“Next”按鈕進入下一步。

注意

當仿真文件需要多臺機器人組建多手臂系統，或者含有變位機等附加的外部軸群組時，可以在這里選擇相應的機器人和變位機的型號。

⑨ 在圖1-34所示的界面中可以選擇機器人的擴展功能軟件。它包括很多常用的附加軟件，如2D、3D視覺應用軟件，專用電焊設備適配軟件、行走軸控制軟件等。在本界面中還可以切換到“Languages”選項卡設置語言環境，將英文修改為中文。語言的改變只是作用于虛擬的TP，軟件界面本身并不會發生變化，單擊“Next”按鈕進入下一步。

⑩ 圖1-35所示的界面中列出了之前所有的配置選項，相當于一個總的目錄。如果確定之前的選擇沒有錯誤，則單擊“Finish”按鈕完成設置；如果需要修改，可以單擊“Back”按鈕退回之前的步驟。這里單擊“Finish”按鈕完成工程文件的創建，等待系統的加載。

? 圖1-36所示為新建的仿真機器人工程文件的界面，該界面是工程文件的初始狀態，其三維視圖中只包含一個機器人模型。用戶可在此空間內自由搭建任意場景，構建機器人仿真工作站。

【思考與練習】

1.機器人工程文件在計算機存儲中是一個單獨的文件，請問這種說法是否正確？為什么？

2.創建工程文件的9個步驟（見圖1-27）中每一步的主要內容是什么？

任務四 ROBOGUIDE界面的認知

【任務描述】

【知識學習】

在學習ROBOGUIDE的離線編程與仿真功能之前，應首先了解軟件的界面分布和各功能區的主要作用，為后續的軟件操作打下基礎。創建工程文件后，軟件的功能選項被激活，高亮顯示為可用狀態，如圖1-37所示。

如圖1-38所示，ROBOGUIDE界面窗口的正上方是標題欄，顯示當前打開的工程文件的名稱。緊鄰的下面一排英文選項是菜單欄，包括多數軟件都具有的文件、編輯、視圖、窗口等下拉菜單。軟件中所有的功能選項都集中于菜單欄中。菜單欄下方是工具欄，它包括3行常用的工具選項，工具圖標的使用也較好地增加了各功能的辨識度，可提高軟件的操作效率。工具欄的下方就是軟件的視圖窗口，視圖中的內容以3D的形式展現，仿真工作站的搭建也是在視圖窗口中完成的。在視圖窗口中會默認存在一個“Cell Browser”（導航目錄）窗口（可關閉），這是工程文件的導航目錄，它對整個工程文件進行模塊劃分，包括模型、程序、坐標系、日志等，以結構樹的形式展示出來，并為各個模塊的打開提供了入口。

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ROBOGUIDE界面

1.常用菜單簡介

ROBOGUIDE的菜單欄是傳統的Windows界面風格，表1-2列出了各個菜單的中文翻譯。

（1）文件菜單

文件菜單中的選項主要是對于整個工程文件的操作，如工程文件的保存、打開、備份等，如圖1-39所示。

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保存和備份文件

①New Cell：新建一個工程文件。

②Open Cell：打開已有的工程文件。

③Restore Cell Save Point：將工程文件恢復到上一次保存時的狀態。

④Save Cell：保存工程文件。

⑤Save Cell As：另存文件，選擇的存儲路徑必須與原文件不同。

⑥Backup Cell：備份生成一個rgx壓縮文件到默認的備份目錄。

⑦Package Cell：壓縮生成一個rgx文件到任意目錄。

⑧View File：查看當前打開的工程文件目錄下的其他文件。

⑨Recent Files：最近打開過的工程文件。

⑩Exit：退出軟件。

（2）編輯菜單

編輯菜單的選項主要是對工程文件內模型的編輯以及對已進行操作的恢復，如圖1-40所示。

①Undo：撤銷上一步操作。

②Redo：恢復撤銷的操作。

③Cut：剪切工程文件中的模型。

④Copy：復制工程文件中的模型。

⑤Paste：粘貼工程文件中的模型。

⑥Delete：刪除工程文件中的模型。

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操作三維視圖

（3）視圖菜單

視圖菜單中的選項主要是針對軟件三維窗口的顯示狀態的操作，如圖1-41所示。

① Cell Browser：工程文件組成元素一覽窗口的顯示選項，單擊此選項彈出的窗口如圖1-42所示。

“Cell Browser”窗口將整個工程文件的組成元素，包括控制系統、機器人、組成模型、程序及其他仿真元素，以樹狀結構圖的形式展示出來，相當于工程文件的目錄。

②Navigator：離線編程與仿真的操作向導窗口的顯示選項，單擊彈出的操作向導窗口如圖1-43所示。

由于初學者對于ROBOGUIDE掌握得不熟練，導致對離線編程和仿真的流程缺乏了解，以至于無從下手。針對這一情況，軟件中專門設置了具體實施的向導功能，以輔助初學者完成離線編程與仿真的工作。此向導功能將整個流程分為3個大步驟，每個大步驟含有多個小步驟，將模型的創建、系統設置、模塊設置到工作站的編程以及最后的工作站仿真等一系列過程整合在一套標準的流程內，依次單擊每一小步時，會彈出相應的功能模塊，直接進入并進行操作，有效地降低了用戶的學習成本。

③Zoom In：視圖場景放大顯示。

④Zoom Out：視圖場景縮小顯示。

⑤Zoom Window：視圖場景局部放大顯示。

⑥Orthogonal Views：視圖場景正交顯示，除了仰視圖以外的所有正向視圖。

⑦Center on Selected Object：選定顯示中心。

（4）元素菜單

元素菜單主要是對于工程文件內部模型的編輯，如設置工程文件的界面屬性、添加各種外部設備模型和組件等，如圖1-44所示。

①Add Part至Add Device：添加各種外部設施的模型來構建仿真工作站，包括工件、工裝臺、外部電機等。

② Workcell Properties：調整工程文件視圖窗口中部分內容的顯示狀態，如平面格柵的樣式。

（5）機器人菜單

機器人菜單中的選項主要是對機器人及控制系統的操作，如圖1-45所示。

①Teach Pendant：打開虛擬TP。

②Restart Controller：重啟控制系統，包括控制啟動、冷啟動和熱啟動。

（6）示教菜單

示教菜單選項的主要對象是程序的操作，包括創建TP程序、上傳程序、導出TP程序等，如圖1-46所示。

①Add Simulation Program：創建仿真程序。

②Add TP Program：創建TP程序。

③ Load Program：把程序上傳到仿真文件中。

④ Save All TP Programs：導出所有的TP程序。

2.常用工具簡介

（1）視圖操作工具

① （Zoom In 3D World）：視圖場景放大顯示。

② （Zoom Out）：視圖場景縮小顯示。

③ （Zoom Window）：視圖場景局部放大顯示。

④ （Center the View on the Selected Object）：所選對象的中心在屏幕的中央顯示。

⑤ 這5個按鈕分別表示俯視圖、右視圖、左視圖、前視圖和后視圖。

⑥ （View Wire-frame）：讓所有對象以線框圖狀態顯示，如圖1-47所示。

⑦ （Show/Hide Mouse Commands）：顯示或隱藏快捷鍵提示窗口。

單擊按鈕出現圖1-48所示的表格，表格顯示了所有通過“鍵盤+鼠標”操作的快捷方式。

a.旋轉視圖：按住鼠標右鍵拖動。

b.平移視圖：按住“Ctrl”鍵并按住鼠標右鍵拖動。

c.縮放視圖：旋轉鼠標滾輪。

d.選擇視圖中的目標對象：單擊鼠標左鍵。

e.沿固定軸向移動目標對象：光標放在對象坐標系的某一軸上按住鼠標左鍵拖動。

f.自由移動目標對象：光標放在對象的坐標系上，按住“Ctrl”鍵并按住鼠標左鍵拖動。

g.沿固定軸向旋轉目標對象：光標放在對象坐標系的某一軸上，按住“Shift”鍵并按住鼠標左鍵拖動。

h.打開目標對象屬性設置：雙擊。

i.移動機器人工具中心點（Toot Center Point,TCP）到目標表面：按住“Ctrl+Shift”組合鍵，單擊鼠標左鍵。

j.移動機器人TCP到目標邊緣線：按住“Ctrl+Alt”組合鍵，單擊鼠標左鍵。

k.移動機器人TCP到目標角點：按住“Ctrl+Alt+Shift”組合鍵，單擊鼠標左鍵。

l.移動機器人TCP到目標圓弧的中心：按住“Alt+Shift”組合鍵，單擊鼠標左鍵。

（2）機器人控制工具

① （Show/Hide Jog Coordinates Quick Bar）：實現世界坐標系、用戶坐標系、工具坐標系等各個坐標系之間的切換。

② （Show/Hide Gen Override Quick Bar）：顯示/隱藏機器人執行程序時的速度。

③ （Open/Close Hand）：手動控制機器人手爪的打開/閉合。

④ （Show/Hide Work Envelope）：顯示/隱藏機器人的工作范圍。

⑤ （Show/Hide Teach Pendant）：顯示/隱藏虛擬TP。

⑥ （Show/Hide Robot Alarms）：顯示/隱藏機器人所有程序的報警信息。

（3）程序運行工具

① （Record AVI）：運行機器人的當前程序并錄制視頻動畫。

② （Cycle Start）：運行機器人當前程序。

③ （Hold）：暫停機器人的運行。

④ （Abort）：停止機器人的運行。

⑤ （Fault Reset）：消除運行時出現的報警。

⑥ （Show/Hide Joint Jog Tool）：顯示/隱藏機器人關節調節工具。單擊該按鈕后如圖1-49所示。

在機器人每根軸關節處都會出現一根綠色的調節桿，可以用鼠標拖動調節桿來調整軸的角度。當綠色的調節桿變成紅色時，表示該位置超出機器人的運動范圍，機器人不能到達。

⑦ （Show/Hide Run Panel）：顯示/隱藏運行控制面板。單擊該按鈕后出現圖1-50所示的面板。

常用設置選項說明如下。

a.Simulation Rate：仿真速率，如圖1-51所示。

Synchronize Time：時間校準，使仿真的時間與計算機時間同步，一般不勾選。

Run-Time Refresh Rate：運行時間刷新率，值越大，運動越平滑。

b.Display：運行顯示，如圖1-52所示。

Taught Path Visible：示教路徑可見。

Refresh Display：刷新界面。

Hide Windows：隱藏窗口。

Collision Detect：碰撞檢測功能。

c.Control：運行控制，如圖1-53所示。

Run Program in Loop：循環執行程序。

d.AVI Settings：錄制視頻設置，如圖1-54所示。

AVI Size（pixels）：設定錄制視頻的分辨率。

（4）測量工具

此功能可用來測量2個目標位置間的距離和相對位置，分別在“From”和“To”下選擇2個目標位置，即可在下面的“Distance”中顯示出直線距離及X、Y、Z 3個軸上的投影距離和3個方向的相對角度。

在“From”和“To”下分別有一個下拉列表，如圖1-55所示。若選擇的目標對象是后續添加的設備模型，下拉列表中測量的位置可設置為實體或原點；若選擇的對象是機器人模型，可將測量位置設置為實體、原點、機器人零點、TCP和法蘭盤。

【思考與練習】

1.平移視圖的快捷鍵是什么？

2.視圖場景放大顯示的工具選項是什么？鼠標的操作是怎樣的？

3.如何測量機器人TCP到某個模型坐標原點的距離？

【項目總結】

技能圖譜如圖1-56所示。

【拓展訓練】

【離線編程與仿真軟件調研分析】工業機器人領域比較知名且成熟的離線編程與仿真軟件（如RobotStudio、ROBOGUIDE、RobotMaster等）都是國外的品牌。隨著我國工業機器人市場的逐漸成形，國內的開發商逐步推出了一些軟件來適配主流的工業機器人。

任務要求：調研目前國產的離線編程與仿真軟件的發展現狀，與世界上主流的軟件對比，進行差異化分析，并對國內廠商提出發展期待和建議。

考核方式：每3人一組，搜集資料并提交報告，完成表1-3所示的拓展訓練評估表。