工業機器人在現代制造系統中起著極其重要的作用。隨著機器人技術的不斷發展，機器人的三維仿真技術也隨之得到廣泛關注。通過預先對機器人及其工作環境乃至生產過程進行模擬仿真，將機器人的運動方式以動畫的方式顯示出來，直觀的顯示機器人及整個生產線的運動情況，能夠有效地輔助設計人員進行機器人虛擬示教、機器人工作站布局、機器人工作姿態優化。

　　（1）啟帆工業機器人系統介紹

　　啟帆工業機器人系統主要由機器人本體、機器人控制器和機器人控制軟件三部分組成，如圖1所示。機器人控制系統是先通過示教器來操作運動控制器，運動控制器則通過EtherCAT通信向伺服驅動器發出指令來控制機器人六個軸分別運動，實現機器人的運動控制。

　　STS-R6-ECAT控制器由廣州啟帆開發，借助德國3S公司的RTE實時內核實現虛擬PLC功能。該控制器具有接口緊湊，通用性高等特性，并采用EtherCAT通訊接口實現控制器、IO模塊以及伺服驅動的數據通訊。

　　圖1啟帆工業機器人系統

　　機器人控制軟件（如圖2）是由廣州啟帆獨立開發，主要包括機器人手動、自動控制、機器人應用程序開發、機器人三維仿真運動等功能。其中機器人三維仿真功能是該控制系統的獨到亮點，可實現先仿真后運行；通過機器人三維仿真能夠比較直觀的觀察機器人狀態和行走路徑，有效的避免了機器人運動限位、碰撞和運動軌跡中奇異點的出現。通過將機器人仿真程序直接集成到控制器中，保證了仿真結果與機器人實際的運行情況完全真實可靠。

　　圖2啟帆機器人控制軟件

　　（2）機器人三維仿真技術

　　機器人仿真系統作為機器人研究和開發中安全可靠、靈活方便的工具，發揮著越來越重要的作用。在仿真環境下，通過對機器人運動進行研究及編程驗證，可以實現機器人軌跡規劃、奇異位姿、逆運動學有效解、避障算法、甚至多機器協調作業等復雜功能。

　　若采用傳統示教器操作機器人，當機器人改變工作任務時，通常需中斷機器人的當前工作，先對機器人進行示教編程，然后機器人按照新的程序執行新的工作。而啟帆公司開發的新型示教器，借助于機器人仿真系統就可首先在仿真系統上進行離線編程，并通過仿真環境驗證程序是否正確。最后將編好的程序裝到機器人執行器中，機器人便可按照新的程序執行新的工作，因此機器人可不必中斷當前的工作，從而提高了生產效率，而且這種方法既經濟又安全。

　　圖3中的三維仿真是小屏模式，可以實現邊編程邊仿真功能，能夠避免不必要的錯誤。三維仿真圖中上側顯示各軸位置信息，坐標下方顯示完整軌跡運行周期。軸位置信息根據坐標系不同而不同，關節坐標時顯示關節信息，基坐標及其他坐標顯示空間位置。