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本书以北京华航唯实机器人科技股份有限公司PQArt离线仿真与编程软件为基础，以机器人工业现场应用为目的，详细介绍了PQArt集成开发环境，尤其是很有特色的三维球工具应用方法。本着与现场及工艺设计一致的原则，按照场景搭建、工件校准、轨迹生成、轨迹优化、编译、虚拟仿真及后置的顺序，结合激光切割、气缸去毛刺、码垛及写字四个典型应用案例，详细介绍了其具体工艺设计流程。与其他教材不同的是，本书摒弃具体型号的机器人应用，更注重工程实际和工业现场，特别是将工程上典型的激光切割、气缸去毛刺及码垛应用场景与软件设计过程密切结合，更侧重于现场工艺流程设计，更能提供贴近工程实用的技术指导及实践支持。随着产业升级和工业机器人越来越多地进入工业现场，离线编程与仿真技术与现场工艺的结合也会不断加强，在提高效率和可靠性方面更体现其工业应用价值和巨大的经济效益，其独有的运动学和动力学数值计算功能及硬件通信等相关技术，对于提高我国软件设计能力，强化产权意识并逐步打破国外工业软件技术垄断的局面也具有重大的现实和指导意义。
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前言第1章绪论111离线编程与仿真技术的定义与构成112离线编程与仿真技术原理213常用离线编程与仿真软件2131专用离线编程与仿真软件2132通用离线编程与仿真软件8第2章基础知识与概念1221机器人坐标系与工件位姿1222机器人工作空间与可达空间1423PTP轨迹与CP轨迹规划1524轨迹插补与组合轨迹1525POS点与Home点1626机器人运动学逆解1627计算机图形学1728通用图形软件格式17281VRML文件格式18282STL文件格式18283STEP文件格式19284IGES文件格式2029工作站与工作站库20210后置20211本章小结21第3章PQArt集成开发环境2231PQArt软件安装与部署22311PQArt软件下载22312PQArt软件安装22313PQArt软件许可23314PQArt软件资源2432PQArt软件界面2433PQArt功能模块25331机器人编程25332工艺包30333绘图区30334机器人加工管理面板30335机器人控制面板31336输出面板32337调试面板33338状态栏34339自定义3534本章小结35目录工业机器人离线编程与仿真技术第4章精确定位与三维球3641特色三维球3642三维球结构及颜色3743点定位方法3744轴操作方法4045本章小结42第5章PQArt基本操作流程4351基本流程4352场景搭建44521导入机器人44522导入工具46523自定义工具46524导入零件5253工件校准55531三点校准法56532点轴校准法57533新建坐标系法5854本章小结59第6章PQArt工作轨迹6061生成轨迹60611轨迹导入60612轨迹生成6062轨迹选项与属性67621轨迹选项67622轨迹属性7063轨迹优化7264轨迹属性与操作7565轨迹点属性与操作8466本章小结97第7章PQArt虚拟仿真与后置9871编译9872仿真9973后置10074本章小结102第8章PQArt应用案例(一)10381激光切割应用案例103811场景搭建103812校准TCP与零件103813轨迹设计与生成106814轨迹优化107815仿真与后置11282气缸去毛刺应用案例113821场景搭建113822校准TCP与零件113823轨迹设计与生成114824轨迹优化118825仿真与后置12083本章小结122第9章PQArt应用案例(二)12391码垛应用案例123911场景搭建123912校准TCP与零件124913轨迹设计与生成124914轨迹优化128915仿真与后置12892写字应用案例129921场景搭建129922校准TCP与零件129923轨迹设计与生成131924轨迹优化131925仿真与后置13293本章小结133第10章离线编程与仿真技术总结与展望134101离线编程与仿真技术总结134102离线编程与仿真技术展望134
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科技界和教育界对自动化相关技术进行了深入研究，研发了大量在工业领域应用的工业机器人产品，当前我国大力推动机器人在工业生产领域的普及和应用，而科技的发展也成为推动机器人研发的推手和助力。当前，越来越多的院校开设了机器人及相关专业，培养了大量人才。当前，大学生普遍缺乏工程实践和设计经验，例如有经验要求的激光焊接及气缸去毛刺等工程技术，应届毕业生往往无法胜任。另外，这些工程应用对可靠性要求极高，对成本较为敏感，企业对安装和调试周期也有较为严格的要求，在实际调试和应用之前的离线编程与仿真就成为必要的工程技术环节。因此，系统掌握机器人相关理论、控制系统设计、在线编程及离线编程与仿真技术对于高校学生、工程设计人员均具重大意义。为搭建产学研融合的桥梁并结合先进的STEAM理念，在机械工业出版社指导下，上海交通大学联合上海应用技术大学和北京华航唯实机器人科技股份有限公司共同出版了工业机器人学与控制基础系列教材，本系列教材既是作者们数年机器人教学经验和工程案例设计经验的总结，也是对目前高校机器人教育和企业机器人应用困境的反思。包含《机器人学导论》《机器人控制技术基础》《机器人(ABB)在线编程技术》《工业机器人离线编程与仿真技术》四本教材，涵盖机器人学、机器人控制、在线编程与通信、离线编程与仿真等从理论到工程应用的全环节，实现了理论学习和工程应用技术的有机结合。其中，《机器人学导论》以上海交通大学为主编写，《机器人控制技术基础》以上海应用技术大学为主编写，《机器人(ABB)在线编程技术》与《工业机器人离线编程与仿真技术》则由北京华航唯实机器人科技股份有限公司和上海交通大学共同编写，是典型的产学研结合的成果和集体智慧的结晶。与其他教材不同，本系列教材侧重理论在工程上的具体应用和设计实现，尤其是为设计人员和读者设计机器人控制系统和实际应用工程提供了极具参考和指导意义的工程案例，这也是本套教材的价值所在，也是STEAM理念在高校机器人教育方面的一次实践。本书采用北京华航唯实机器人科技股份有限公司PQArt离线编程与仿真软件，在介绍基础功能应用的基础上，详细给出了激光焊接、气缸去毛刺和码垛三个典型工程实例的设计过程和方法，以及与艺术结合的写字工程案例，有很强的工程应用和参考价值。本书既适合高校自动化类专业机器人方向的学生使用，也适合高职高专学生和工程技术人员参考学习。限于应用经验，错误在所难免，恳请读者批评指正。本书由上海交通大学宋立博主编，上海工程技术大学蒋文萍教授、北京华航唯实机器人科技股份有限公司宋智广和张大维参编。宋立博负责本书1～3章，蒋文萍负责4～6章，宋智广和张大维负责7～10章，本书的出版得到机械工业出版社的大力支持，在此表示诚挚的谢意。编者于上海交通大学
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