基于OpenGL的多机器人仿真实验平台研究及实现

多机器人协同工作广泛应用于现代化工业生产现场,协同控制是实现多机器人协同工作的技术保障。针对多机器人协同控制研究中的轨迹规划、轨迹优化和碰撞检测等算法研究需要,以及多机器人工作站离线编程、虚拟示教等研究实现需要,提出基于OpenGL和MFC建立具有完全开放性、自主性的多机器人协同工作算法研究仿真实验平台,嵌入机器人正、逆运动学、轨迹规划、碰撞检测等算法,实现多机器人三维虚拟仿真、离线编程和虚拟示教,并进行单个实体机器人实验验证。实验结果表明:基于OpenGL和MFC建立的多机器人协同控制仿真平台,可以进行多机器人协同控制相关算法研究,另外离线编程与虚拟示教转换生成程序指令可以按照要求控制机器人运动。用户无需进行三维图形仿真编程、界面编程和辅助算法研究及实现,只需侧重其算法研究,即可基于该软件实验平台快速进行机器人、多机器人算法仿真验证及效率分析,减少工作量。     

基于数字孪生的工业机器人虚实联动系统开发

为实现工业机器人与数字孪生体之间数据的双向驱动，基于数字孪生系统架构，开发一种工业机器人虚实联动系统。在Unity3D中搭建虚拟场景，建立关节控制、末端点位控制、末端轨迹控制等多种方式实现虚拟机器人的仿真运动。基于TCP/IP协议的Socket网络通信模式，利用双向传输的机器人位姿状态等数据驱动虚实模型同步运动。经测试，该系统具有良好的实时性与沉浸性，能够满足工业机器人的实时监测与可视化控制要求。     

弧焊机器人轨迹规划及应用研究

机器人弧焊技术,因焊接质量稳定、生产效率高等优势,在汽车工业中得到广泛的应用。在建立机器人弧焊工作单元的基础上,本文分析研究了弧焊工作站运动仿真、离线编程的实际应用及影响焊接质量的因素。通过使用轨迹优化仿真软件,指导焊接工装设计,降低投资成本;进一步的离线编程的使用使得虚拟轨迹与真实机器人运动轨迹挂钩,提高了工作效率和可靠性。通过实验对比及弧焊工作站的调试,讨论了焊接电流、焊接电压、机器人焊接速度对焊接质量的影响。     

基于视觉的工业机器人离线编程系统的设计

针对传统离线编程系统通用性差、可靠性低和二次开发难度大等问题,开发一套基于机器视觉的工业机器人离线编程系统。基于模块化思想,将该系统划分为机器视觉模块、虚拟环境模块、运动学模块、轨迹规划模块、离线程序模块和外部通信模块。借助机器视觉模块解构视觉系统与机器人末端位姿的坐标映射关系,得到规划机器人运动所需的位姿数据;基于虚拟现实建模语言构建机器人虚拟仿真环境,基于运动学模块与轨迹规划模块将位姿数据转化为机器人的作业〖JP2〗指令;基于离线程序模块与外部通信模块实现控制器指令与虚拟仿真环境的无缝衔接。最后,以一种六轴工业机器人为测试对象验证了该离线编程系统的基本功能。实验结果表明:该系统定位误差最大为0.4 mm,精度高,可满足工业应用需求。     

茄子采摘机器人虚拟样机设计与仿真

为了取得采摘机器人最优设计,建立了采摘机器人的虚拟样机。借助Denavit-Hartenberg法建立了理论模型,确定机器人各运动构件与末端执行器在空间位置之间的关系,得到运动学方程的正解。采用Ai－1与矩阵0 T4左乘解耦,借助Matlab软件求出运动学逆解。利用Pro／e建立采摘机器人三维模型,导入ADAMS仿真软件进行运动学仿真分析。仿真结果表明：D-H法建立的运动学模型反映了机器人的真实运动情况,运动学正逆解正确。设计开发的4自由度采摘机器人虚拟样机结构设计合理,能够满足温室栽培模式下茄子采摘的要求。     

通用机器人离线编程仿真平台设计

针对国内机器人离线编程仿真平台支持语言范围小，机器人控制功能不完善等问题设计出一套可以支持多种机器人编程语言与机器人结构的通用机器人离线编程仿真平台架构。基于模块化的思想，将该系统划分为两大主要模块，分别是用于解析机器人语言代码的语言解析模块与用于控制与模拟机器人运动的机器人仿真模块。基于语言解析模块识别机器人编程语言代码，并将机器人的程序语言代码解析为用于控制机器人运动的指令数据。基于机器人仿真模块实现机器人正向控制、逆向控制、轨迹规划与三维图形绘制。最后利用Qt为平台开发基础框架，实现代码的编辑，嵌入Bullet物理引擎构造机器人的相关参数，嵌入OpenScenceGraph三维图形引擎将物理场景中的信息以图形的方式绘制在Qt提供的显示界面上，并以一段Rapid语言代码与一种通用的六轴机器人为实验对象验证了平台的基本功能。实验结果表明，该平台能够准确的将语言代码转换为指令数据，并能控制机器人进行相应的轨迹运动，满足机器人离线编程需求。     

基于精度可控几何模型的CRT工业机器人运动仿真

运动仿真是工业机器人运动控制代码图形验证技术的重要研究内容之一,对提高生产效率,保证生产质量具有重要意义。为实现CRT工业机器人运动控制代码的图形验证,在精度可控几何模型的基础上,通过运动仿真矩阵的构建,实现了CRT工业机器人的运动仿真,特色之处表现在:①在原有结构-运动特性矩阵的几何结构信息和运动方位信息的基础上,通过添加运动速度信息,进一步提高了运动仿真过程的自动化程度;②将运动仿真算法与几何模型表达精度控制方法和图形显示技术相结合,使机器人的运动仿真具备了根据CRT生产过程不同阶段的实际需要灵活控制仿真速度的能力。验证实例和实际应用效果证明了方法的正确性和可靠性。     

基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的研究

针对工业机器人拖动示教技术可拓展性差及市场应用推广难等问题，基于双目视觉研究机器人虚拟拖动示教技术，降低机器人拖动示教成本。根据机器人末端姿态获取要求，设计基于双目视觉的末端姿态获取实验平台，并研究末端姿态获取方法。通过坐标变换技术研究机器人虚拟样机和末端执行器虚拟样机融合方法，实现ADAMS环境中机器人虚拟拖动示教模型的构建。以末端姿态数据设计虚拟模型驱动函数，研究机器人关节角度序列获取方法，实现机器人虚拟拖动示教轨迹再现。以毛笔为机器人末端执行器的实例验证了基于双目视觉的机器人虚拟拖动示教技术的可行性。虚拟拖动示教技术避免了复杂的机器人逆运动学求解问题，为机器人轨迹规划提供了便捷的方法。     

基于SDK通信接口的工业机器人远程监控系统设计

基于IRC5控制器的PC SDK通信二次开发接口,设计了一种局域网络下C/S架构的工业机器人远程监控系统。利用RobotStudio软件搭建ABB工业机器人压铸虚拟工作站,利用Winform软件在.NET平台下编写远程监控程序,通过与工业机器人虚拟工作站的连接,验证了远程监控系统的有效性。仿真结果表明:该系统可实现工业机器人控制器监控、访问权限管理、运行数据获取、I/O信号读写、日志查询和程序编辑与控制等功能,可大幅降低工业机器人远程监控功能的开发难度,为工业机器人远程监控系统的快速开发提供了解决方案。     

基于ADAMS的六自由度串联机器人运动学仿真研究

借助ADAMS仿真软件建立了六自由度串联机器人的虚拟样机模型,对其运动学问题进行了仿真研究。通过对末端执行器添加点驱动,设置期望轨迹参数方程,仿真测量得到各个关节角度变化的曲线,通过对曲线的拟合,最终得到运动学逆解。利用六个关节的运动驱动,仿真得到机器人末端执行器的位移与速度曲线,其变化平稳,无突变现象。通过在ADAMS平台上进行仿真,可直观的了解到机器人运动过程中的各连杆、各关节及末端执行器的运行状态,为机器人轨迹规划、动力学分析及离线编程、物理样机实验等提供依据。     

基于多机器人的智能生产线仿真设计

以柔性智能制造生产线为研究对象,介绍一种利用ABB机器人虚拟软件设计出的虚拟系统方案。该系统是由3台机器人、4台数控机床及多种设备组成的智能制造生产线仿真系统,该生产线的3台机器人与设备之间能协调运作,可按产品加工工艺,依次进行加工、打磨、清洗、检测、装箱动作,实现无人化生产。创建了各设备的机械装置和Smart组件,以实现系统与组件之间I/O信号连接,编写了机器人运行程序,并规划其运行路线,最终实现仿真系统的运行。该虚拟系统与实际生产同步,以真实的汽车端盖零件为加工实例,为设计者提供了理论依据和试验平台,缩短了现场调试时间,降低了生产线设计、调试和改进的成本,并可用于指导现场生产。     

Application of External Axis in Robot-Assisted Thermal Spraying

Currently, industrial robots are widely used in the process of thermal spraying because of their high efficiency, security, and repeatability. Although robots are found suitable for use in industrial productions, they have some natural disadvantages because of their six-axis mechanical linkages. When a robot performs a series of stages of production, it could be hard to move from one to another because a few axes reach their limit value. For this reason, an external axis should be added to the robot system to extend the reachable space of the robots. This article concerns the application of external axis on ABB robots in thermal spraying and the different methods of off-line programming with external axis in the virtual environment. The developed software toolkit was applied to coat real workpiece with a complex geometry in atmospheric plasma spraying).     

基于ZMQ通信架构的巡检机器人离网控制系统

目前工业场景巡检机器人的控制系统大都基于ROS框架。虽然该框架具有很大的开发便利性，但其在运行过程中还是有很大的局限性：通信中断无法重连、低可用性、平台环境强依赖、网络要求高等。提出一种基于ZMQ通信机制的分布式机器人控制系统，通信组件使用ZMQ网络库，并运用分布式思想构建多个机器人业务系统的节点，达到高可用的机器人控制系统。实验结果表明：相比于ROS系统方式，基于ZMQ通信的分布式架构的脱机控制系统具有稳定可靠、网络可重连机制、基本无第三方库依赖等优点，解决了开发、部署使用过程中的问题，可以有效提高巡检机器人的可靠性与稳定性。     

FANUC机器人机床上下料系统设计与仿真

工业机器人已经广泛应用到现代制造工厂,机器人选型和仿真分析是机器人应用的关键。根据产品的加工工艺和上下料的要求,设计了分度自动夹具和专用夹爪。基于FANUC ROBOGUIDE仿真软件,将机床、机器人、夹具、工件、料框等三维模型导入仿真软件中进行组合,通过示教做上下料仿真。仿真分析的结果验证了机器人选型的合理性。通过对机器人运动轨迹的分析,调整了整个系统的布局,使布局更加合理。     

基于VRML-JAVA的机器人运动仿真(英文)

利用VRML-JAVA技术完成了对虚拟机器手臂控制系统的建立,以及模型与程序间的参数传递工作。进行了虚拟机器手臂的仿真研究,对虚拟机器人控制技术的应用和推广具有一定的研究价值。     

基于RobotStudio的多机器人柔性制造生产线虚拟仿真设计

以多机器人柔性制造生产线为研究对象,介绍了一种利用Solid Works和Robot Studio对多机器人自动线建模及虚拟生产的方案。构建了生产线的布局,为上下料机器人设计了专用夹具,依据生产线连续运行模式,创建了仿真运行I/O信号和动态Smart组件,实现了生产线的离线编程和仿真。仿真结果表明:实时改变机器人TCP速度等参数可动态输出机器人速度轨迹和生产节拍。该设计方案可以为多机器人自动化生产线在现代工业制造领域的推广和应用提供理论依据和试验平台。     

基于Roboguide平台的焊接机器人增材制造虚拟仿真研究与应用

为研究基于Roboguide平台的焊接机器人增材制造中的虚拟仿真技术,通过Roboguide平台进行焊接机器人离线编程,进行轨迹规划仿真的试验,应用于机器人增材制造过程中。研究表明,基于Roboguide平台的虚拟现实仿真技术方便可靠,避免了实际操作过程中的碰撞,优化了程序,有效缩短了机器人焊接时间,提高了机器人工作效率。     

面向双机器人打磨过程的运动规划研究

针对双机器人轮毂打磨系统的运动规划问题，建立双机器人协调相对运动的运动位姿约束模型，并利用激光跟踪仪及七点法的标定方式分别解决模型中对于双机器人基座标系和工具坐标系的标定问题。选取轮毂边缘面，搭建仿真平台对运动模型进行验证，最后搭建基于dSPACE控制器的双机器人协调打磨实验平台，进行了协调打磨位置跟踪实验，结果表明：打磨机器人位置跟踪精度在4 mm以内，证明了模型的准确性与可行性。