ABB是全球領(lǐng)先的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)供應(yīng)商，提供包括機(jī)器人本體，軟件和外圍設(shè)備在內(nèi)的完整應(yīng)用解決方案。模塊化制造單元及服務(wù)。ABB機(jī)器人在全球53個(gè)國家、100多個(gè)地區(qū)開展業(yè)務(wù)，全球累計(jì)裝機(jī)量30余萬臺(tái)，涉及廣泛的行業(yè)和應(yīng)用領(lǐng)域。我們致力于幫助客戶提高生產(chǎn)效率、改善產(chǎn)品質(zhì)量、提升安全水平。

　　4月17日，中國自動(dòng)化學(xué)會(huì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)助力工程系列活動(dòng)在浙江紹興拉開序幕。ABB集團(tuán)亞洲、中東及非洲區(qū)總裁顧純?cè)�博士受邀�?019國家機(jī)器人發(fā)展論壇發(fā)表題為“人機(jī)協(xié)作引領(lǐng)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展”的主題演講；在同期舉行的中國自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)年會(huì)上，ABB集團(tuán)中國研究院負(fù)責(zé)人、ABB中國首席技術(shù)官劉前進(jìn)博士出席業(yè)界領(lǐng)袖論壇并發(fā)言；同時(shí)，ABB在該活動(dòng)上獲評(píng)多項(xiàng)自動(dòng)化行業(yè)大獎(jiǎng)，并正式啟動(dòng)了2019 ABB杯全國智能技術(shù)創(chuàng)新大賽。

　　筆者檢索了ABB近日公開一項(xiàng)發(fā)明專利（CN201780056349.9，一種對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程的方法，公開日期2019年4月26日），針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人編程技術(shù)復(fù)雜、難學(xué)耗時(shí)或簡單編程方法有局限性的問題進(jìn)行了改進(jìn)。

　　1、現(xiàn)有技術(shù)

　　工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)化機(jī)器，其能夠被編程來執(zhí)行結(jié)合它們的末端執(zhí)行器（類似夾持器（gripper）或焊接工具等）的空間運(yùn)動(dòng)的不同操縱任務(wù)。傳統(tǒng)上，用運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)在過程編程語言中對(duì)工業(yè)機(jī)器人編程，其中運(yùn)動(dòng)控制函數(shù)典型地利用位置和速度作為輸入?yún)��?shù)。這需要有關(guān)編程語言和函數(shù)的使用的知識(shí)和技能。此外，機(jī)器人的適當(dāng)和準(zhǔn)確的位置數(shù)據(jù)和速度分布的定義可能是困難和耗時(shí)的。

　　一般向商用工業(yè)機(jī)器人提供教導(dǎo)器（teach pendant），借助于所述教導(dǎo)器，操作員能夠“推動(dòng)（jog）”機(jī)器人移動(dòng)到期望的位置并且采用這個(gè)作為用于運(yùn)動(dòng)函數(shù)的輸入?yún)��?shù)。雖然這個(gè)技術(shù)降低了人工數(shù)據(jù)輸入的量，但是對(duì)機(jī)器人的推動(dòng)需要許多技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)并且仍可能是耗時(shí)的。

　　正被用于對(duì)一些機(jī)器人編程的另一種技術(shù)是所謂的“帶領(lǐng)（lead-through）”，其中，機(jī)器人由手握住并且跟隨人手的移動(dòng)。這僅能夠被應(yīng)用于滿足對(duì)應(yīng)安全性要求并且支持這樣的操作的模式的機(jī)器人。

　　“通過示范的編程”是另外的技術(shù)，通過該技術(shù)，人的動(dòng)作被跟蹤和解釋以獲得機(jī)器人指令。此技術(shù)中涉及的一個(gè)問題是以不足的可靠性來解釋人的姿勢(shì)并且不能以必要的準(zhǔn)確性來獲得用于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的期望的參數(shù)。此外，此方法的另外的缺點(diǎn)是在小組件的裝配的示范期間，這些組件常被人手他們自身從視野遮蔽。

　　使用基于視覺的對(duì)象本地化的面向?qū)ο蟮募夹g(shù)一般也要求對(duì)適當(dāng)?shù)囊曈X作業(yè)的編程，其甚至更加難以由應(yīng)用工程師學(xué)習(xí)和執(zhí)行。

　　此外，考慮到人們習(xí)慣利用類似個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算機(jī)或智能電話的計(jì)算裝置來工作，且所述計(jì)算裝置提供允許在計(jì)算裝置的顯示器上標(biāo)記、旋轉(zhuǎn)、調(diào)整大小或移動(dòng)圖形元素的人機(jī)接口和圖形用戶界面（GUI）。因此，用已知的計(jì)算裝置來顯示和操縱相機(jī)圖像是十分簡單的，使得圖形和圖像的直接操縱已大體上變成用戶-計(jì)算機(jī)交互的直觀方式。

　　解讀：針對(duì)現(xiàn)有工業(yè)機(jī)器人編程技術(shù)復(fù)雜、難學(xué)耗時(shí)或部分簡單編程技術(shù)的局限性，考慮到現(xiàn)有計(jì)算機(jī)的圖形+圖像技術(shù)的成熟，本發(fā)明的旨在提供一種更簡單、更人機(jī)友好的對(duì)工業(yè)機(jī)器人簡單編程的方法。

　　2、本案的技術(shù)方案

　　如圖1所示是本發(fā)明應(yīng)用于實(shí)際現(xiàn)場的示意圖。本發(fā)明對(duì)工業(yè)機(jī)器人（1）編程的方法，所述機(jī)器人（1）具有機(jī)器人臂（2），所述機(jī)器人臂（2）具有末端執(zhí)行器（4），所述末端執(zhí)行器（4）被安裝到所述機(jī)器人臂（2），所述機(jī)器人（1）由機(jī)器人控制單元（6）控制來操縱被布置在所述機(jī)器人（1）的工作空間（10）中的工件（8），其中目標(biāo)坐標(biāo)（11）系與所述工作空間（10）相關(guān)聯(lián)并且所述工作空間（10）和所述工件（8）的圖像（12）由圖像捕捉裝置（14）取得并被傳送到具有人機(jī)接口（HMI）的計(jì)算裝置（16）來生成控制代碼以用于控制所述機(jī)器人（1），所述控制代碼被傳送到所述機(jī)器人控制單元（6）。

　　根據(jù)本發(fā)明，對(duì)機(jī)器人編程的方法包括下面的一般步驟：

　　1）用相機(jī)（14）來取得要被操縱的工件（8）和機(jī)器人（1）的工作空間（10）的數(shù)碼照片；

　　2）將圖像傳遞到計(jì)算裝置（16），在所述計(jì)算裝置（16）上執(zhí)行同時(shí)顯示圖像并且提供控制按鈕（24）的軟件程序，所述控制按鈕（24）與機(jī)器人（1）的任務(wù)（控制-動(dòng)作）相關(guān)聯(lián)，所述機(jī)器人（1）的任務(wù)（控制-動(dòng)作）取決于所使用的機(jī)器人（1）和工具（末端執(zhí)行器（4））的種類而類似移動(dòng)臂、旋轉(zhuǎn)臂、旋轉(zhuǎn)工具、 打開夾持器、閉合夾持器或激活焊接工具等；

　　3）通過用標(biāo)記-對(duì)象（17）（優(yōu)選地用矩形框架）在圖像上圖形地標(biāo)記工件（8）來選定工件（8）；

　　4）經(jīng)由控制按鈕（24）或類似圖形菜單或語音的其它輸入通道（HMI）來選擇機(jī)器人任務(wù)中的一個(gè)；

　　5）移動(dòng)或定位顯示屏上顯示的工件的修剪的圖像（cropped image）或標(biāo)記對(duì)象來定義關(guān)鍵或目標(biāo)位置；

　　6）使用額外的圖形元素來指定類似抓取（grasp）位置、運(yùn)動(dòng)方向等的其它參數(shù)；

　　7）必要時(shí)使用其它輸入通道來豐富任務(wù)參數(shù)化；

　　8）將每個(gè)關(guān)鍵位置與機(jī)器人任務(wù)一起存儲(chǔ)為包含關(guān)鍵位置和關(guān)聯(lián)的機(jī)器人任務(wù)的操縱步驟的序列；

　　9）將操縱步驟的序列從由計(jì)算裝置（16）用于在顯示屏上顯示捕捉的圖像的坐標(biāo)系（19）轉(zhuǎn)換到工件空間的目標(biāo)坐標(biāo)系（11），并且由此轉(zhuǎn)換的序列生成控制代碼以用于控制機(jī)器人（1）。

　　圖2所示為計(jì)算裝置（16）的顯示器的GUI界面。

　　解讀：本發(fā)明提供的對(duì)機(jī)器人的簡單編程方法，是：

　　1）計(jì)算裝置通過計(jì)算有限的捕捉圖像的參考點(diǎn)，將基于計(jì)算裝置的圖形界面的坐標(biāo)系與基于相機(jī)的圖像機(jī)器人的實(shí)際工況的坐標(biāo)系相互對(duì)應(yīng)，使得GUI界面的機(jī)器人工況與工作空間的實(shí)際工況能夠一一對(duì)應(yīng)；

　　2）操作人員（如工程師）在GUI界面中執(zhí)行控制任務(wù)，控制GUI界面中機(jī)器人及相關(guān)部件的動(dòng)作（如控制末端執(zhí)行器的打開和閉合，控制機(jī)器人機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng)）；

　　3）計(jì)算裝置將連續(xù)的控制任務(wù)及關(guān)鍵位置生成并存儲(chǔ)為操作序列，并基于步驟1）的對(duì)應(yīng)關(guān)系生成控制代碼；

　　4）計(jì)算裝置將操作人員（如工程師）的控制代碼實(shí)時(shí)傳遞給工作空間的機(jī)器人，完成對(duì)工作空間機(jī)器人的實(shí)際控制。

　　總的來講，本發(fā)明提供的技術(shù)方案，類似于現(xiàn)有的PLC的梯型編程方法，只不過更為簡單直觀。

　　解讀：圖3所示為基于本發(fā)明的編程方法，控制機(jī)器人，將熔絲移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)并按壓如制定位置的操作序列生成控制代碼的示意圖。圖3中的GUI界面，右側(cè)是控制按鈕，用于實(shí)現(xiàn)操作人員（工程師）對(duì)GUI界面的中工件操作；中部為工件工作經(jīng)相機(jī)拍攝后在顯示屏上顯示的圖形元素；右側(cè)為操作人員（工程師）執(zhí)行每一步控制任務(wù)對(duì)應(yīng)的操作序列。

　　當(dāng)操作人員（工程師）在GUI完成控制任務(wù)后，可以點(diǎn)擊“生成控制代碼”，即完成上位機(jī)的控制代碼生成。通過計(jì)算裝置將所述控制代碼傳遞給工作空間的機(jī)器人，由于GUI坐標(biāo)空間與工作空間坐標(biāo)空間位置一一對(duì)應(yīng)，機(jī)器人可在實(shí)際的工作空間完成所述控制任務(wù)。

　　3、總結(jié)

　　本發(fā)明通過計(jì)算裝置及捕捉圖像的參考點(diǎn)計(jì)算，將實(shí)際工況下的工作空間及機(jī)器人（包括末端執(zhí)行器）與上位機(jī)GUI的圖形空間一一對(duì)應(yīng)；并提供圖形化操作界面和“一站式”控制代碼生成模塊，大大降低了非專業(yè)人員操作機(jī)器人的編程難度，能夠?qū)崿F(xiàn)編程方法使得習(xí)慣處理智能電話和平板計(jì)算機(jī)的人們能夠方便使用他們的手、筆或者計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)和鍵盤來實(shí)現(xiàn)編程。