第1章 概述

工业机器人运动仿真是指机器人控制系统或仿真系统将机器人的控制程序转换成可视的动作过程的动画，将机器人的运动情况在显示器上直观地显示出来。在机器人使用领域，工业机器人运动仿真技术能够用于离线编程控制程序的检查，例如运动路径、速度、碰撞等，或用于工作现场其运行状态显示。在机器人控制软件开发领域，该技术可以用于控制软件功能和控制参数的测试。在机器人结构设计领域，可以用于机器人结构参数的检查和优化，例如，结构布局和工作空间的检查和优化等。操作人员培训也是工业机器人运动仿真技术的一个重要应用领域。操作人员可以在仿真系统上练习操作和编程，提高培训效率，避免操作事故。

平板电脑（Tablet Personal Computer）由于其具有丰富的显示、操作、计算和互联网功能，因此逐渐开始被应用于工业化自动控制领域。平板电脑既可以作为具有控制、操作和显示功能的全功能控制器，也可以作为主控制装置的操作和显示单元使用。控制过程的运动仿真能为控制系统操作和调试提供很大的方便，目前已经成为许多控制装置的必要功能和基本要求。

作者于2016年在北京航空航天大学数控和伺服技术实验室网站上（www.nc-servo.com）发布了用于工业机器人教学和编程练习的虚拟工业机器人控制系统程序（PAD ROBOT）。它是运行在具有Android操作系统的平板电脑或手机上的虚拟工业机器人控制系统程序，为使用者提供一个便捷、安全的工业机器人运动控制的编程练习环境。使用者可以在平板电脑或手机上编写自己的机器人运动控制程序，在该系统中运行来学习工业机器人编程技术。该系统具有工业机器人控制系统的基本功能，包括运动控制程序创建、程序译码、关节坐标系运动控制、直角坐标系运动控制、工具姿态控制、直线和圆弧插补、工具补偿、工具更换、运行操作。

虚拟工业机器人控制系统程序（PAD ROBOT）是作者使用Java语言和OpenGL图形编程工具编写的工业机器人运动仿真应用程序。作者提取出开发PAD ROBOT控制系统时的部分图形和动画程序并将其作为编程示例介绍给读者，帮助读者学习工业机器人仿真软件开发技术及Android操作系统下的OpenGL编程技术。

通过本书的学习，读者可以自己编写出一个工业机器人运动仿真程序，并在手机和平板电脑上运行。本书内容对使用OpenGL编程工具编写Android操作系统下其他图形显示软件也具有参考作用。