软件帮助 NASA 自动化机器人编程过程

使用机器人技术实现流程自动化可以带来很多好处，但机器人需要编程，这是一个典型的手动过程，可能很复杂并会导致代价高昂的问题，例如碰撞。 NASA 高级复合材料项目正在开发一个流程，该流程不仅使用 Universal Robots 的协作机器人（cobots）自动检查飞机机身，而且还使用机器人软件模拟开发商 RoboDK 的软件自动对 cobots 进行编程。该系统具有节省时间和金钱的潜力，同时提供比完全手动检测过程更好、更一致的结果。

NASA 先进复合材料项目致力于改进方法、工具和协议，并随着复合材料和结构的应用增加而缩短开发和认证时间。其目标之一是通过确保检查程序不会遗漏结构的任何区域来加快复合结构的检查并改善测量结果。一种检查方法是红外热成像，它使用精确的闪光来产生热脉冲。随着材料冷却，研究人员分析热量如何流过零件，以揭示隐藏的缺陷和异常的子结构，而不会损坏零件。然而，红外检测设备又大又重，必须在整个零件表面内外移动，以确保全面检测。大型复合材料产品（例如飞机机身）的人工检查需要多个操作员延长时间，增加了成本和复杂性。

为了使这一过程自动化，美国宇航局兰利研究中心正在测试一种方法，该方法使用 RoboDK 的软件为 Universal Robots 的两个 UR10 协作机器人自动编程检查模式。研究人员使用该软件创建了要检查的零件、检查模式和检查工具的运动的计算机模型。该软件具有应用程序编程接口 (API)，使用户能够使用 Python、C#、C++、Matlab 和 Visual Basic 等通用编程语言对机器人进行编程。

一旦校准了检查过程并且协作机器人相对于零件正确定位，协作机器人可以按照预先编程的路径将检查设备移动到机身周围的精确位置，并在操作员检索数据时将设备固定到位.

该软件可以使用算法进行定制，以自动执行某些任务，例如将检测图案投影到表面上以模拟和生成检测程序。算法可以完全或部分自动化，这意味着它们根据操作员或机器人程序员可以修改的某些参数生成刀具路径。 RoboDK 首席执行官 Albert Nubiola 表示，借助定制的全自动算法，机器人可以在几秒钟内完成编程。美国宇航局高级复合材料项目使用一种算法，该算法为机器人在机身表面创建工具路径，避开窗户和孔洞。

该软件的 API 还使用户能够离线创建程序并在将它们下载到机器人之前对其进行模拟。 “当您需要在将机器人系统移动到机库或其他位置之前进行规划工作时，机器人的离线编程非常有用，”NASA 分析力学助理 Joshua Brown 说。他补充说，模拟功能也很有帮助，因为它可用于检查轴限制和碰撞等问题，这是使用多个协作机器人时的潜在问题。 “在真正的金属飞来飞去之前，将多个机器人带入一个工作站并让它们虚拟地一起工作是相当简单的，”布朗先生说。程序创建并模拟后，即可下载到机器人上，无需额外设置即可开始检测。

该系统处于开发的早期阶段，布朗先生说，目标是建立检查系统的框架并制定一些细节。目前，必须手动将协作机器人移动到机身周围的不同区域，然后重新校准，然后再根据该区域的表面进行扫描。下一阶段的开发包括将协作机器人安装在线性平台上，将系统的范围扩展到大约 3 米。该线性平台也可以安装在另一个线性平台或一对线性平台上，以扩展系统在另一个轴或平面上的范围。

该系统具有节省时间和金钱的潜力，因为它使单个操作员能够监督检查过程。编程和模拟确保效率，因为机器人在飞机周围最实用和最全面的路径上移动。模拟还可以防止潜在的代价高昂的问题。此外，协作机器人有一个安全系统，可以监控何时切换到降低安全模式并在与人接触时停止操作。这使人们能够与他们密切合作，因此可以在红外检测期间进行其他检测或制造过程。这种方法还具有提高检测结果质量的潜力，因为它可以用来确保对整个零件进行检测。

然而，布朗先生说，在这一点上，该系统可以提供的可靠性比可能节省的时间和金钱更有价值。 “使用机器人意味着一致性和返回并在完全相同的位置以完全相同的方式进行检查而没有人为错误的能力，”他说。 “人类操作员不能像机器人一样移动，这就是我们投资的原因。”