1、GB/T 19399-2003/150 151日7:2000 前本标准是首次制定。-Z F司本标准等同采用15015187: 2000 (操作型工业机器人机器人编程和操作图形用户接口(GUI-R)(英文版)。为便于使用，本标准作了下列编辑性修改:a) 本国际标准一词改为本标准b) 为了与现有的系列标准一致，标准名称中删除了操作型三字;c) 删去了国际标准的前言;d) 删去了150原文中5.1条标题的译文与通用图形元素气以避免与5.2条重复。本标准的附录A为资料性附录。本标准由中国机械工业联合会提出。本标准由全国工业自动化系统与集成标准化技术委员会归口。本标准由北京机械工业自动化研究所负责起草。
2、本标准主要起草人:聂尔来、胡景锣、郝淑芬、许理。皿GB/T 19399-2003/150 15187: 2000 引言本标准是涉及工业机器人的系列标准之一，其他的相关标准覆盖了以下主题安全性、通用特性、坐标系、性能规范及试验方法、术语和机械接口。这些标准之间是相互关联的，且与其他一些标准有关。附录A给出了某些开放结构的图形用户接口平台的示例。编制本标准的目的是使机器人编程和操作图形用户接口(称为GUI-R)标准化。用户对机器人编程和操作的要求主要是:简单明了，机器人操作标准化。工业机器人编程和操作需要一组工具，如:编辑器，编译器，调试和纠错器。用户借助这些工具来指定机器人控制系统要实现的大量简
3、单的或复杂的功能。世界上采用的机器人控制器有许多不同功能，GUI-R标准将借助于图形来简化编程。GUI-R对在机器人编程过程中的图形元素的定义和使用给予格式指导。本标准仅是一个接口.是让用户在编程和操作机器人时以一种简单的方式选取图形元素。通常定义了由这些元素表示的功能，例如:机器人的直线运动。GUI-R的目的不是定义显示的、完整的、详细的语法和语义，如.含有平滑特性的直线插补中直线的确切意义、所有运动参数等，这些是由机器人的系统控制与编程特征来定义的。GUI-R不是一个由图形元素和图标来描述的机器人语言。用户必须阅读机器人系统手册并学会专用的机器人编程语言及控制功能。GUI-R帮助用户在使用
4、不同的机器人系统时采用同样的方式寻找编程元素进行图形设计。程序结构会用流程图的形式显示在屏幕上。本标准仅规定了GUI-R级的详细规范及分层概念，见图1。低层的内容有所考虑但不作规定，以便易于实现。一个标准应完整准确地定义其所涵盖的对象。但是机器人编程和控制语言太多，它们具有不同的概念、功能、语法和语义。因为不可能将现有的(和未来的)机器人语言的全部概念和功能(有些是相互矛盾的)囊括进一个由图形元素构成的表示法中.GUI-R仅涵盖那些编程和操作用到的主要元素和功能。它不规定一个函数级的所有元素，如种机器人语言的所有语句的图标;它也不规定一项功能或一条语句的所有参数或元素，如:一条运动语句的参数。
5、GUI-R只着重于主要功能(按横向定义)和主要语法元素及参数(按纵向定义).见图2，GUI-R标准没有涵盖特定的某一机器人编程语言的全部元素，但在今后的使用中也能用于其他新功能，所以.GUI-R的定义允许增加一些新元素和规则以及用户或机器人系统销售商特殊定义的元素。用户或销售商可以在高层的函数级上规定新元素(横向扩展).类似的新语句、新功能或新参数也可以增加(纵向扩展).如运动控制。特别指出.GUI-R不是专门用来表示一个完整的函数或语言定义的。GUI-R尽可能将参考资料(有的基于不同背景还附加了简短的说明)包括到标准中或包括到作为基本定义的应用标准中。开发GUI-R的目的是为了机器人应用，而
6、不是为了图形学在其他领域那样的通用目的。决定开发一个标准是因为它是可实现的，并且在工业生产中有实际用途，这就使得GUI-R标准规范的开发具有强烈的生命力，同时也为其他标准提供参考。只有在迫切需求的情况下才会应用GUI-R标准规范。GUI-R规定了如何定位图标，如何构造屏幕上不同的区域用于用户编程和操作输入，给出了图标设计的规则。但这些不可能是精确的定义，例如:它不能规定用于编程语句图标的区域在屏幕坐标系中是从(22.34)到(345.57).或只有蓝色才能作为图标的背景色。所以，本标准是按照实用性来制定的，如=对于一个运动图标的规则。推荐的GUI-R的元素和屏幕布局可帮助用户使用本标准，但不会
7、给用户造成太多的限制。GUI-R是按照这样的方式来设计的，即2它能够将图形元素转换成机器人语言表达式，反之亦然。E GB/T 19399-2003/ISO 15187 :2000 /0,/ 气/飞/飞 2一一一-户一-f-一-t一一一- -_-斗-气-乌气-/飞、/ 、 数字表示的意思，1 高层2 抽象层3 低层4-GUI-R层5 函数层6 语言层(实现层)7-C 自一可视语言9 流程图10 其他(翻译器，等)图1分级结构映象V GB月19399-2003/ISO15187 ,2000 新功能损向扩展运动.量圈2横向和纵向扩展回GB/T 19399-2003/1S0 15187: 2000 工
8、业机器人编程和操作图形用户接口1 范围本标准规定了机器人编程和操作用的图形用户接口CGUI-R)的结构和元素。图3给出了GUI-R与机器人系统、编程和仿真系统以及程序编辑器之间的关系。图形编程系统的重要性在于它既能够在一台分离的编程工作站上离线运行，又可以连接到一个机器人系统上在线工作。对于离线系统，同类的图形用户接口也可与现有的机器人和现有的文本语言结合使用。所生成的代码可以存储在磁盘或其他介质上以备下载到机器人系统，或直接下载，如通过串行通信口。一个在线系统可以通过高速串行通信线路连到机器人系统，或完全地集成到机器人控制系统中。GU-R用于据作图3用于机器人编程与操作的范围和环境模型本标准
9、的内容主要适用于GUI-R的编程，不包含机器人程序本身及其表述方法。GUI-R用于操作方面的内容将在本标准的后续版本中涉及。2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订本均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注目期的引用文件，其最新版本均适用于本标准。GB/T 16900 图形符号表示规则总则CGB/T16900-1997 , eqv ISO/IEC 11714-1, 1996) 3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1 对话框dialogu
10、e box 收集来自用户附加信息的二级窗口。G/T 19399-2003/150 15187: 2000 3.2 图标icon 一个对象的图形表示3.3 阁标族in family 由一组图标构成，这些图标都具有一个共同的基本图标和不同附加元素。3.4 来单menu 由文字或图形列表构成，用户可以从中选其一。注:菜单有不同类型，例如弹出式菜单(3.7)和下拉式菜单(3.8)。见图1003.5 菜单条menu bar 含有几个菜单，显示在窗口顶部的横条中。3.6 对象。bj四t用户能够根据其特性、操作和关系而加以区别的实体或部件。3. 7 弹出式菜单pop-up menu 在一个被选中的对象的位置
11、上显示的菜单，包含有与所选对象相关的命令。3.8 下拉式菜单pull-down menu 由一个菜单条中所显示出的菜单。3.9 状态条status bar 用来显示工作进程当前状态信息的区域，一般出现在窗口下部。见图7。3.10 工具栏tool bar 一帧或一块专用区域，包含有一组图标形式的控件。注2专用的工具栏有时也称做格式栏、工具箱或模板.3.11 3.12 3.13 见图90工具栏(或状态栏)按钮tool bar (or status bar) butlon 工具栏(或状态栏)用的命令按钮。窗口window 标准对象，以独立可控形式出现在屏幕上的一块区域，一般有个矩形边界，用来显示信息
12、。图像框picture box 内有一个图像的矩形框。见图5。3.14 标签JabeJ 附加在一个图形元素上的解释字符串。见图6。3.15 命令按钮command bu!ton 操作用的含有文字和/或图形的命令输入按钮.见图8，3.16 单选按钮radio bu!ton 用于从2个或多个选择项中选其一的按钮。见图11。3.17 复选框check box 用于选中多个选择项的按钮。注:般用对号(、J)或卫号(X)作为选择的图形表示。见图12。3.18 列表框lisl box 列出多种选择以便选择其。注.通常如图15所示，按文件名用滚动条选择一个文件。见图13。3.19 组合框combo box
13、其他选择元素的组合，如列表框。注所选条目可以直接输入，也可从列表框中选择。见图14。3.20 滚动条scroll bar GBjT 19399-2003jISO 15187 :2000 指示并控制全部数据的相对位置，通常用一个点击装置来操作，如鼠标。注:滚动条用于横向和/或纵向定位。3.21 3.22 见图15，滑标slide 可在连续范围内设定数值的元素。见图16。激据域dala fieJd 用来输入数值的区域，可以直接输入，通常也可以操作点击装置(如鼠标来增大或减小数值。见图17。4 设计中的注意事项机器人的编程装置可以是通用计算机，如工作站，PC等，或更常用专用示教盒，示教盒是某一特定G
14、B/T 19399-2003/180 15187 :2000 机器人按功能定制并在线工作的。当前的趋势是应用基于PC的工具完成在线交互式的机器人示教，而越来越多的编程工作要在离线的通用编程系统上完成。如果工作场所满足鲁棒性要求，这样的编程系统也可以用于在线编程和控制。一个通用编程系统包括:硬件(HW)，如PC系统;一个具有图形用户接口的操作系统，如基于窗口的操作系统，一般应用程序，如文字编辑程序，计算表格等;以及机器人专用编程工具。每个这样的应用程序通常是由操作系统(S)设定的规则和协议进行编译的。这就意味着对各种用户所熟悉的应用程序来说，大量的常用功能，如打开/存储数据、编辑数据、标记数据等
15、都是类似的，同时对使用不同应用程序的用户来说也是如此。描述这些规则的说明书通常是一种参考设计指南。每个通用的应用程序一般也包含有许多特有的功能。这样的功能可以是在计算表格中编制带有数学函数的表达式的编程方法，也可以是在机器人编程系统中选取和编制机器人指令及其变量。在此，特别推荐采用这些更为用户化的应用程序的GUI，例如GUI-R，按照操作系统的设计指南进行编译。各层的说明如图4所示。说明j-GUI-R 2 通用应用程序(p:编程工具)3 操作系统4硬件图4机器人编程系统的层次结构此标准化工作仅涉及GUI层，而操作系统/设计指南宜按其自身规则处理。由于当前使用的操作系统/设计指南有好几个，因此，
16、机器人专用用户接口的标准化必须能够适用于所有操作系统/设计指南。这说明机器人专用标准以及标准化的对象必须独立于这些已有的设计指南，但是对于所用的操作系统而言首先必须具备一些共同的特点和服务功能，例如窗口技术，即2它必须能够分别在几个窗口中显示数据和其他信息，且这些窗口具有不同属性，如滚动条等。一一菜单技术，即:它必须能够用下拉式或弹出式菜单或工具条等显示有效命令的列表。图标技术，即:它必须能够用图形符号来表示复杂的对象，该对象可用己打开来显示其内容。指针技术，即3它必须能够用一个指针工具来选定条目、命令和对象。GB/T 19399-2003/150 15187: 2000 5 GUI-R元素5
17、.1 编程概念设计指南提供了一个行为规范的框架以指导应用或系统开发人员在设计和实现新产品时具有一致的用户接口。目的是在相同的环境中对于不同的应用程序可获得共同的观感观感包括用户在屏幕上看到的对象的形式以及用户如何操作这些对象的基本习惯。下面给出了一些关于对象的例子，它们应是由设计指南所构成的。一编程窗口:窗口中给出的一个机器人程序，它展示出具有图形元素的基本程序结构;-一指令参数:指令参数的编程可借助于对话框，当选定并打开一个指令对象时，它就显示出来。一一机器人模型和工作对象z窗口中包含有机器人模型、工作对象和其他设备，这样的窗口可给出机器人运动的动画仿真。有许多的GUI-R元素可使用户进行灵
18、活的、面向应用的设计和实现用户接口。下面给出了GUI元素的示例以及在GUI-R中如何使用它们。5.2 通用图形元素1)5.2.1至5.2.5列出的元素构成了通用图形元素。5.2.1 基本元素图像框(见3.13和图5)-一一标签(见3.14和图6)f 图5图像框示例5.2.2 表示当前状态和工作进程的元素一一状态条(见3和图7)丛主5.2.3 命令输入命令按钮(见3.15和图8)一一-工具栏(见3.10和图9)一一菜单(见3.4和图10)P1 112 图7状态条示例图6检签示例V: 65% 1) 原ISO15187 :2000此条标题为.编程概念与通用图形元章，在本标准中删除后者。国画田园曰GB
19、/T 19399-2003/ISO 15187: 2000 |按钮11 圈8命令按钮示例打开主件打开指示器保存缓冲储存区保存缰忡储存区揭存为.删除缰冲储存区退出图9工具栏示例圄105.2.4 选择元素单选按钮(见3.16和图11)复选框(见3.17和图12)列表框(见3.18和图13)组合框(见3.19和图14)菜单示例因选项1固选项2口选项3E GO-O 选项2造项3复选框示例图12单选按钮示例图11GB/T 19399-2003/ISO 15187 ,2000 2写地球火月亮太阳星圈13口J表框示1J!j5.2.5 数值输入一一滚动条(见3.20和图15)一一滑标(见3.21和图16)数据
20、域见3.22和图17)1亏图14组合框示例|1 国15滚动条示例图16滑标示例|闷II11时|图17数据域示例5.3 机器人对话框| GUI-R的机器人编程接口应严格基于有效的图形环境并遵守应用设计指南。机器人的特殊问题主要在于适当选择基本元素和图标设计。下面给出的示例，说明在机器人编程工作中如何以适当的方式使用GUI元素，见图18、图19和图20。GB/T 19399-2003/ISO 15187:2000 U运动类 | 点也| 。直撞。圈弧。 确定 脚1 图18用单选按钮选择运动类型的示例GB/T 19399-2003/1S0 15187:2000 11 .n.ll -.L -_ FF叫阿
21、|同1125 11以|叫125 11以| !JI 11 m 11 图19使用数据域输入运动参蚊焊接参数编程|P 001 11| 叫牌川ol1闷II11以|同1111以|焊炬制酣，m川;ol1同II11以|EI 图20使用组合框和数据域进行技术编程GB/T 19399-2003/ISO 15187: 2000 5.4 屏幕布局屏幕可分成下列区域:一一一标题栏;命令栏;工具栏;编程窗口(子窗口，参数，对话框等)，状态条。图21给出了这些主要区域的一个推荐的初始布局。编程窗口3子窗口对话框参数工具栏. . . 固21主要元素和屏幕布局具体的实现要根据不同的操作系统和图形环境。6 功能和图标6.1 功
22、能概念状态条一个机器人图形用户接口可划分为许多不同的用途，每种用途都有自己的要求编程，系统运行$一一生产监控g安装和配置;仿真p一一服务和支持g培训。对于以上每种用途，都应需要进行专门的标准化工作，本标准针对的是第一种用途g编程。表1给出了各种编程元素的一种分组方式。6.2 图标6.2.1 圄标的构建规则6.2. 1. 1 图标设计的总体考虑10 图标设计应当遵守GB/T16900所规定的规则。图标设计一般应注意如下问题:从图标的用途及使用方法出发。尽各种可能采用形象直观的表达方式(metaphors)。使用图标编辑实用程序或像素绘图包(从图形外观上获得实时反馈)草拟想法。开始设计黑白图，用彩
23、色增强图形的特性。以不同的背景来调试图像。设计图像时假设光源来自于左上方(和其他的界面元素保持一致)。在图标的外部边界避免使用易混淆的标志。图形设计中应注意避免图形中潜在的文化冲突。GB/T 19399-2003/150 15187: 2000 襄1用于编程的范围程序控制运动输人/输出应用其他程序流程一运动命令输出点焊.If 机械装置激活/数字量输出 For 关闭 .设定I!f.位一一弧焊数据类型4 While 运动类型转换起弧过程 Repeat 点到点脉冲闭弧函数 Swtch 直线模拟量输出指令 Return 圆弧设定/复位装配/拆卸 Stop 按条件移动机数学器人-一输入-搬运代数和布尔运
24、算等待启动/停止数字量输入数字输入模拟量输入涂胶数学函数规定时间运动设置操作员通信三角函数加速/减速喷涂指数函数多任务机器人配置计算机通信 .坐标变换并行任务最大速度读/写表面处理逻辑指令的表同步加载连接请求/打磨达式任#间消息传送编程位移量连接应答抛光软伺服刷洗用户定义的指令伺服调整传感器功能一一系统和时间中断传感器定义和读数据/时间定中断服务程序与传感器功能相使用时器操作关的运动工进制传感器中断允许/中传感器定义和断禁止使用模拟量传感器搜索运动识别错误处理跟踪由出错处恢复其他再关的运动6.2. 1. 2 固标设计规则图标设计规则如下:图标设计应按组进行，考虑它们相互间的关系以及与用户任务的
25、关系。相关联的图标宜组成图标族，一个图标族由一个共同的基本图标和一些附加元素组合而成，图标族中的图标由其附加元素来区分。设计几个草图或图纸并测试它们的可用性。在应用中按标准尺寸(32X3Z.48X48像素)使用这些图标。用于文裆和数据文件的图标应明显区别于应用图标。所有图标要有共同的风格。使用有效的表达方式以帮助用户辨别，使用真实的对象来表示抽象的概念。将图标设计得简单而又易于区分。一-将小图标设计得尽量和其大图标相似。一一一不同层级使用的图标可以有明显的区别，例如图标的颜色、大小和轮廓。6.2.2 GUI-R图标GUI-R的制作者应当在自己的机器人系统中采用下面的图标，并应遵6.2.1的构建
26、规则，其结果应与下面的图标设计类似。11 GB/T 19399-2003/ISO 15187 ,2000 表2编程用的图标表示方法序号图标含义注释1 程序控制1. 1 程序流程1. 2 等待( E 1. 3 多任务 1. 4 中断卧E12 GB/T 19399-2003/150 15187: 2000 襄2(续)序号图标含义注辑1. 5 出错处理g 2 运动可以用制造商专用的机器人图标进f 行自由替换2.1 运动命令产飞飞J2.2 运动设定仁G士斗j 2.3 与传感器功能相关的运动口二二)J 13 GB/T 19399-2003/1S0 15187 :2000 表2(续)序号图标含义注释2.4
27、 己;1二J其他再关的运动3 输人/输出E 3.1 输出且3.2 输入白3.3 操作员通信14 GB/T 19399-2003/150 15187 ,2000 15 GB/T 19399-2003/ISO 15187，20 16 GB/T 19399-2003/180 15187 ,2000 表2(续)序号图标吉义注释5 其他 5.1 数据管理X=A 5.2 数学运算000 000 o仁JO.0. 5.3 用户定义指令王二或制造商专用代码-5.4 系统和时间。17 GB/T 19399一2003/15015187 ,2000 附录A(资料性附录)GUI-R平台本版本的GUI-R可以依据各公司的
28、策略在任意的一台基于窗口技术的计算机上实现。假定在PC兼容机上使用GUI-R，图A.l给出了一些可能的组态实例。它们的建立考虑了某些未来的开放式结构的机器人控制器，应当注意，GUI-R的组态方式对不同的要求是不同的。18 L乒I , 1 口|二| 口口H_ H 7 I |口I山|己|D巳210 对应的设备名1-CRT/LCD十键盘/触摸式面板2 视屏/按键信号3 嵌入式PC4 机器人控制器5 普通PC6 接口设备d) 一个机器人控制器包括在PC中7 机器人控制器8 面极式PC(带显示面板的专用PC)9 机器人控制器10 普通PC11-PC主板12 电机驱动器图A.l用于开放式结构的GUI平台G
29、B/T 19399-2003/ISO 15187: 2000 参考文献lJ GB/T 3168-1982数字控制机床操作指示形象化符号(neqISO 2972: 1979) 2J GB/T 15192-1994 纺织机械用图形符号(neqISO 5232: 1998) 3J GB/T 16260一1996信息技术软件产品评价质量特性及其使用指南(idtISOjIEC 9126: 1991) 4J IEC 60417-1:1998设备用图形符号第1部分s概述与应用5J IEC 60417-2: 1998设备用图形符号第2部分z原形符号6J GBjT 15969.3-1995 可编程序控制器第3部分g编程语言(idtIEC 61131-3: 1993)
