Obecny dynamiczny rozwój przemysłu nie byłby możliwy bez jednoczesnej robotyzacji procesów produkcyjnych. Roboty przemysłowe zwiększają efektywność i wydajność produkcji, zapewniając przy tym wysoką precyzję, niezawodność oraz najwyższą jakość. Aby jednak roboty, zwłaszcza przy częstej zmianie wytwarzanego asortymentu, mogły wykonywać różne zadania w zmiennych warunkach produkcji, muszą być odpowiednio zaprogramowane. Inaczej przedsiębiorcy grożą długie i kosztowne przestoje. Stąd też kluczowa jest rola różnych narzędzi, które ułatwiają inżynierom-programistom realizację zadań projektowych, zwłaszcza że producenci robotów stosują różne metody i języki programowania.

Metody programowania

Uogólniając możliwe sposoby programowania robotów przemysłowych można wyróżnić trzy główne grupy, które różnią się przede wszystkim tym, czy w fazie programowania konieczna jest obecność robota. Wyróżniamy tu programowanie konwersacyjne bądź on-line (określane także mianem nietekstowego), programowanie off-line, czyli z użyciem komputerowych edytorów tekstowych bądź graficznych programów, a także metodę hybrydową, która stanowi połączenie obu powyższych.

Metody on-line

Metody nietekstowe, które są pierwotnymi metodami programowania robotów, polegają na "pokazywaniu" przez operatora robotowi określonego ruchu, który następnie jest przez robota zapamiętany i odtwarzany. Wyróżniamy w tej grupie oprogramowanie ręczne oraz oprogramowanie przez nauczanie, które obecnie jest najczęściej wykorzystywane do programowania określonych czynności. Ten typ programowania może być realizowany trzema sposobami: bezpośrednio (operator ręcznie ustala pozycję manipulatora), przy użyciu modelu robota (operator ustawia określone czynności najpierw na modelu, które są następnie przenoszone przy pomocy oprogramowania do robota docelowego) oraz pośrednio, najczęściej przy użyciu panelu programowania. Wszystkie powyższe metody wykorzystują jeden z dwóch typów ruchu: od punktu do punktu (PTP – point-to-point), w którym robot zapamiętuje kolejne pozycje trajektorii i następnie przemieszcza się pomiędzy nimi lub ruchu ciągłego (CP – Continuous Path), w którym operator przemieszcza końcówkę manipulatora wzdłuż danej trajektorii, a robot następnie wiernie ją odtwarza.

Do zalet metod nietekstowych należą krótki czas programowania, ale tylko prostych programów, brak lub niewielkie wymagania sprzętowe oraz precyzyjne wykonywanie przez robota nauczonych zadań. Największą wadą programowania tą metodą jest konieczność wykorzystania robota, co często wiąże się z koniecznością zatrzymania produkcji, a także długi czas zaprojektowania bardziej skomplikowanych czynności.

W kierunku metod off-line

I właśnie obie wspomniane wyżej wady sprawiają, że rośnie popularność tekstowych metod programowania robotów przemysłowych. Umożliwiają one tworzenie oprogramowania dla robotów i budowy stanowisk zrobotyzowanych bez fizycznego uczestnictwa rzeczywistego urządzenia w tym procesie. Dzięki takiemu rozwiązaniu wszelkie modyfikacje oprogramowania w już pracującym na linii produkcyjnej robocie nie wymagają zatrzymania produkcji. Zaawansowane narzędzia programistyczne ułatwiają programowanie skomplikowanych, złożonych programów, a przy tym zapewniają tworzenie dokumentacji programu.

Wadą tej metody jest konieczność przeprowadzenia dodatkowej kalibracji pozycji, gdyż istnieje spore ryzyko błędnego określenia pozycji. Ponadto często też istnieje potrzeba wcześniejszej weryfikacji programu w rzeczywistych warunkach pracy.

Wirtualne środowiska programistyczne

Aby prace programistyczne były jak najbardziej efektywne (szybkie, a jednocześnie obarczone jak najniższym ryzykiem popełnienia błędu) producenci robotów udostępniają wirtualne środowiska programowania robotów przemysłowych. Są to aplikacje, które umożliwiają nie tylko zaprogramowanie określonych czynności robota, ale również przeprowadzenie symulacji ich pracy w trybie off-line. Przy użyciu tego typu środowisk pracy możliwe jest np. zaprogramowanie trajektorii ruchu robota, kontrola orientacji chwytaków, tworzenie programów sterujących, rozmieszczenie gniazd roboczych na linii produkcyjnej czy też zaplanowanie współpracy pomiędzy robotami w jednym gnieździe.

Fanuc Roboguide to symulator robota, który umożliwia symulację jego ruchów i poleceń, co znacznie skraca czas tworzenia nowych konfiguracji. Aby wpływ na produkcję był minimalny, cele można projektować, testować i modyfikować całkowicie w trybie off-line. Aby skrócić czas modelowania 3D, można importować modele części z komputera jako dane CAD. Bogata biblioteka oprogramowania do symulacji robota umożliwia użytkownikowi także wybieranie i modyfikowanie części i wymiarów stosownie do potrzeb.

Oprogramowanie do symulacji i programowania ABB RobotStudio pozwala na programowanie pracy robota na komputerze, np. w biurze, bez potrzeby wyłączania produkcji. RobotStudio jest zbudowany na podstawie VirtualController firmy ABB, dokładnej kopii rzeczywistego oprogramowania, na którym działają roboty produkcyjne. Pozwala to na przeprowadzanie bardzo realistycznej symulacji, wykorzystując programy robota i pliki konfiguracyjne, identyczne z tymi znajdującymi się w fabryce. 

Mitsubishi Melfa Works jest wydajnym narzędziem, umożliwiającym trójwymiarową symulację zrobotyzowanych stanowisk produkcyjnych wyposażonych w roboty firmy Mitsubishi Electric. Jest dodatkiem do środowiska SOLIDWORKS (inżynierowie chcący go używać muszą się w niego zaopatrzyć), pozwala więc na wykorzystanie wszystkich zaawansowanych funkcji tego nowoczesnego, trójwymiarowego pakietu CAD, łącznie z zasobami jego bibliotek – m.in. chwytaków, czujników i transporterów.

Oprogramowanie narzędziowe Stäubli Robotics Suite umożliwia tworzenie, edytowanie, uruchamianie i testowanie programu, transfer programu pomiędzy sterownikiem robota i środowiskiem SRS, symulacje pracy modelu robota w środowisku graficznym. Wprowadzenie nowego projektu realizuje się poprzez nadanie mu nazwy własnej i zapis na dysku komputera oraz wybranie typu manipulatora i sterownika.

Wszechstronne oprogramowanie Yaskawa-Motoman MotoSim EG-VRC umożliwia tworzenie bardzo dokładnej symulacji 3D cel zrobotyzowanych oraz symulacji zaawansowanych możliwości sterowania robotami oraz pozycjonerami. Tworzone w ten sposób oprogramowanie mogą być ładowane bezpośrednio do kontrolera. MotoSim EG-VRC umożliwia wykorzystywanie bibliotek Yaskawa-Motoman lub własnych.