ABB是全球領(lǐng)先的工業(yè)機器人技術(shù)供應(yīng)商，提供包括機器人本體，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機器人在全球53個國家、100多個地區(qū)開展業(yè)務(wù)，全球累計裝機量30余萬臺，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，中國自動化學(xué)會創(chuàng)新驅(qū)動助力工程系列活動在浙江紹興拉開序幕。ABB集團亞洲、中東及非洲區(qū)總裁顧純元博士受邀在2019國家機器人發(fā)展論壇發(fā)表題為“人機協(xié)作引領(lǐng)機器人產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展”的主題演講；在同期舉行的中國自動化產(chǎn)業(yè)年會上，ABB集團中國研究院負(fù)責(zé)人、ABB中國首席技術(shù)官劉前進博士出席業(yè)界領(lǐng)袖論壇并發(fā)言；同時，ABB在該活動上獲評多項自動化行業(yè)大獎，并正式啟動了2019 ABB杯全國智能技術(shù)創(chuàng)新大賽。

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

　　1、現(xiàn)有技術(shù)

　　工業(yè)機器人是自動化機器，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）的空間運動的不同操縱任務(wù)。傳統(tǒng)上，用運動控制函數(shù)在過程編程語言中對工業(yè)機器人編程，其中運動控制函數(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)的使用的知識和技能。此外，機器人的適當(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的。

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

　　正被用于對一些機器人編程的另一種技術(shù)是所謂的“帶領(lǐng)（lead-through）”，其中，機器人由手握住并且跟隨人手的移動。這僅能夠被應(yīng)用于滿足對應(yīng)安全性要求并且支持這樣的操作的模式的機器人。

　　“通過示范的編程”是另外的技術(shù)，通過該技術(shù)，人的動作被跟蹤和解釋以獲得機器人指令。此技術(shù)中涉及的一個問題是以不足的可靠性來解釋人的姿勢并且不能以必要的準(zhǔn)確性來獲得用于控制機器人運動的期望的參數(shù)。此外，此方法的另外的缺點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。

　　使用基于視覺的對象本地化的面向?qū)ο蟮募夹g(shù)一般也要求對適當(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)慣利用類似個人計算機、平板計算機或智能電話的計算裝置來工作，且所述計算裝置提供允許在計算裝置的顯示器上標(biāo)記、旋轉(zhuǎn)、調(diào)整大小或移動圖形元素的人機接口和圖形用戶界面（GUI）。因此，用已知的計算裝置來顯示和操縱相機圖像是十分簡單的，使得圖形和圖像的直接操縱已大體上變成用戶-計算機交互的直觀方式。

　　解讀：針對現(xiàn)有工業(yè)機器人編程技術(shù)復(fù)雜、難學(xué)耗時或部分簡單編程技術(shù)的局限性，考慮到現(xiàn)有計算機的圖形+圖像技術(shù)的成熟，本發(fā)明的旨在提供一種更簡單、更人機友好的對工業(yè)機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)用于實際現(xiàn)場的示意圖。本發(fā)明對工業(yè)機器人（1）編程的方法，所述機器人（1）具有機器人臂（2），所述機器人臂（2）具有末端執(zhí)行器（4），所述末端執(zhí)行器（4）被安裝到所述機器人臂（2），所述機器人（1）由機器人控制單元（6）控制來操縱被布置在所述機器人（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接口（HMI）的計算裝置（16）來生成控制代碼以用于控制所述機器人（1），所述控制代碼被傳送到所述機器人控制單元（6）。

　　根據(jù)本發(fā)明，對機器人編程的方法包括下面的一般步驟：

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

　　2）將圖像傳遞到計算裝置（16），在所述計算裝置（16）上執(zhí)行同時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）與機器人（1）的任務(wù)（控制-動作）相關(guān)聯(lián)，所述機器人（1）的任務(wù)（控制-動作）取決于所使用的機器人（1）和工具（末端執(zhí)行器（4））的種類而類似移動臂、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）來選擇機器人任務(wù)中的一個；

　　5）移動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、運動方向等的其它參數(shù)；

　　7）必要時使用其它輸入通道來豐富任務(wù)參數(shù)化；

　　8）將每個關(guān)鍵位置與機器人任務(wù)一起存儲為包含關(guān)鍵位置和關(guān)聯(lián)的機器人任務(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器人（1）。

　　圖2所示為計算裝置（16）的顯示器的GUI界面。

　　解讀：本發(fā)明提供的對機器人的簡單編程方法，是：

　　1）計算裝置通過計算有限的捕捉圖像的參考點，將基于計算裝置的圖形界面的坐標(biāo)系與基于相機的圖像機器人的實際工況的坐標(biāo)系相互對應(yīng)，使得GUI界面的機器人工況與工作空間的實際工況能夠一一對應(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界面中機器人及相關(guān)部件的動作（如控制末端執(zhí)行器的打開和閉合，控制機器人機械臂的轉(zhuǎn)動）；

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

　　4）計算裝置將操作人員（如工程師）的控制代碼實時傳遞給工作空間的機器人，完成對工作空間機器人的實際控制。

　　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，控制機器人，將熔絲移動、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，用于實現(xiàn)操作人員（工程師）對GUI界面的中工件操作；中部為工件工作經(jīng)相機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，可以點擊“生成控制代碼”，即完成上位機的控制代碼生成。通過計算裝置將所述控制代碼傳遞給工作空間的機器人，由于GUI坐標(biāo)空間與工作空間坐標(biāo)空間位置一一對應(yīng)，機器人可在實際的工作空間完成所述控制任務(wù)。

　　3、總結(jié)

　　本發(fā)明通過計算裝置及捕捉圖像的參考點計算，將實際工況下的工作空間及機器人（包括末端執(zhí)行器）與上位機GUI的圖形空間一一對應(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算機的人們能夠方便使用他們的手、筆或者計算機鼠標(biāo)和鍵盤來實現(xiàn)編程。