第1章 概述

工業機器人運動仿真是指機器人控制系統或仿真系統將機器人的控制程序轉換成可視的動作過程的動畫，將機器人的運動情況在顯示器上直觀地顯示出來。在機器人使用領域，工業機器人運動仿真技術能夠用于離線編程控制程序的檢查，例如運動路徑、速度、碰撞等，或用于工作現場其運行狀態顯示。在機器人控制軟件開發領域，該技術可以用于控制軟件功能和控制參數的測試。在機器人結構設計領域，可以用于機器人結構參數的檢查和優化，例如，結構布局和工作空間的檢查和優化等。操作人員培訓也是工業機器人運動仿真技術的一個重要應用領域。操作人員可以在仿真系統上練習操作和編程，提高培訓效率，避免操作事故。

平板電腦（Tablet Personal Computer）由于其具有豐富的顯示、操作、計算和互聯網功能，因此逐漸開始被應用于工業化自動控制領域。平板電腦既可以作為具有控制、操作和顯示功能的全功能控制器，也可以作為主控制裝置的操作和顯示單元使用。控制過程的運動仿真能為控制系統操作和調試提供很大的方便，目前已經成為許多控制裝置的必要功能和基本要求。

作者于2016年在北京航空航天大學數控和伺服技術實驗室網站上（www.nc-servo.com）發布了用于工業機器人教學和編程練習的虛擬工業機器人控制系統程序（PAD ROBOT）。它是運行在具有Android操作系統的平板電腦或手機上的虛擬工業機器人控制系統程序，為使用者提供一個便捷、安全的工業機器人運動控制的編程練習環境。使用者可以在平板電腦或手機上編寫自己的機器人運動控制程序，在該系統中運行來學習工業機器人編程技術。該系統具有工業機器人控制系統的基本功能，包括運動控制程序創建、程序譯碼、關節坐標系運動控制、直角坐標系運動控制、工具姿態控制、直線和圓弧插補、工具補償、工具更換、運行操作。

虛擬工業機器人控制系統程序（PAD ROBOT）是作者使用Java語言和OpenGL圖形編程工具編寫的工業機器人運動仿真應用程序。作者提取出開發PAD ROBOT控制系統時的部分圖形和動畫程序并將其作為編程示例介紹給讀者，幫助讀者學習工業機器人仿真軟件開發技術及Android操作系統下的OpenGL編程技術。

通過本書的學習，讀者可以自己編寫出一個工業機器人運動仿真程序，并在手機和平板電腦上運行。本書內容對使用OpenGL編程工具編寫Android操作系統下其他圖形顯示軟件也具有參考作用。