Dissertation: a work Piece bases Approach for Programming Cooperating Industrial Robots

Figure 2.3: O
ff-line programming process
2.2.2.1 Text-based
The most basic form of o
ff-line programming is the text based method. Each robot
manufacturer o
ffers a native language specific only to its robot. Notable examples thereof
include KUKA KRL, ABB Rapid, Adept V
+. Although the syntax of each language differs
according to respective implementation details and design preferences, basic requirements
have to be met. For instance, motion instructions have to include both linear motions and
also joint motions. Additionally, loops (FOR-loop, WHILE-loop) and branching statements
(IF-THEN-ELSE) have to be included (Weck & Brecher 2006, P. 398). Analogous to
writing code for a PC-task, an editor is needed to create and edit programs, which may
be included with the robot software or independently acquired. Robot languages are
increasingly becoming more complicated to cater for the needs of modern robotic tasks.
They have also been burrowing structural features from PC languages like the ability
to organize functions in modules and executing several tasks in parallel (multi-tasking).
Given that the robot is usually one component of several devices in a work-cell, most
languages include external communication capabilities. Whether bus-based e.g. CAN-bus,
PROFIBUS and Ethernet or signal-based e.g. digital and analogue inputs
/outputs.
14

---

2.2 Industrial robot programming techniques
2.2.2.2 Simulation-based
The wide spread nature of graphic simulation environments make them synonymous with
o
ff-line programming. This is made possible by the multitude of robot simulation software
available nowadays from robot manufacturers to independent software houses. Figure 2.4
shows several commercial o
ff-line simulation environments which are widely employed in
production facilities (Siemens AG 2011)(Dassault Systems 2011)(KUKA GmbH 2011c)
(ABB-Group 2011). These software tools sport several features in common (Yong &
Bonney 1999, P. 355)(Haegele et al. 2008, P. 977), such as:
3D Modeller
Although not necessarily a fully featured CAD package, the modeller
contains the basic shapes (sphere, box, planes etc.) and related 3D editing
functions (union, merge etc.). This however is meant to complement the
ability to import 3D models from dedicated CAD-packages. Supported
3D data usually include the most widely used standard formats in com-
puter aided design (CAD) tools such as IGES (International Graphics
Exchange Standard) and STEP (Standard for the Exchange of Product
Model Data).
Tree View
Mechanical components (fixtures, robots etc.) and virtual components
(coordinate systems, trajectories etc.) in a project are listed in a heirar-
chial manner. Using this visualization technique, the structure of the
system is not only intuitive to understand but also to find and edit the
relationships between components which is easier to accomplish.
Kinematic Simulation
The main aim of an o
ff-line simulation is the ability to simulate the
movement and behavior of the robot in the confines and safety of a
virtual world. Most environments contain kinematic engines capable of a
near-realistic simulation. Some even o
ffer dynamic simulation which is
much more complicated and o
ffers no significant advantage w.r.t. motion
programming. Extra capabilities may also include collision warning and
detection between object groups in the virtual world.
Robot Jogging
Jogging a robot is the ability to move a robot either by text input or
through direct graphical interaction with the virtual model. Jogging
modes can be divided into joint mode, where each motor is independently
operated or cartesian mode, where the robot’s TCP is moved w.r.t. a
given coordinate system.
Program Editor
The program editor facilitates a convenient method to create and edit
the robot’s program in its native language (see latter section). Assist
functions, such as copy, paste, search and replace are usually the norm
15

---

2 Literature Review
for such editors. Additionally, the programmer can execute the program
and visualize the robot’s movement in a virtual mode allowing him to
debug it before downloading it on to the real controller.
Automatic Code Generation
The user could automatically generate robot code after manually jogging
the robot through the task space and saving key positions. Moreover
some environments extend this capability to synchronize the code di-
rectly with the real controller.
Assistance Functions
Many environments o
ffer functionalities specific only to their respec-
tive platforms to simplify the programming process. Two examples
of task-oriented-functionalities are path optimization w.r.t. cycle time
and palletizing functions. Moreover some o
ffer development-oriented
functionalities in the form of an application programming interface (API)
or a remote control interface.
[a] Tecnomatix Robcad 
[b] KUKA.Sim 
[c] DS Delmia 
[d] ABB RobotStudio