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。     

弧焊机器人MOTOMAN—UP20离线编程系统

弧焊机器人离线编程系统(Offline-Programming system for Arc Welding Robot)是目前机器人研究领域最活跃、最前沿的研究方向.介绍了国内外弧焊机器人离线编程系统的发展现状和发展趋势.以Motoman-UP20弧焊机器人为例,集成了机器人通信模块MOTOCOM32和运动学仿真模块ROTSY并同步导入马鞍形工件,不仅能单步生成作业指令,且可自动生成作业程序,并对焊接过程进行了离线仿真试验,验证该系统切实可行.此外介绍了弧焊机器人离线编程系统的构成.     

机器人操作臂离线编程仿真系统

简述了离线编程仿真系统相对传统示教编程的优势,提出了基于OpenGL与QT的机器人操作臂离线编程仿真系统,建立机器人操作臂及工件的三维模型并实现了机械臂的运动学动态仿真。设计开发了离线编程仿真系统各功能模块,包括机器人语言编程模块(编程语言及其翻译器)、运动规划模块、机器人运动仿真模块、模型管理及辅助模块等。最后给出了仿真系统对机器人搬运工件的应用实例。     

基于Matlab的空间焊缝焊枪姿态控制与实现

针对空间焊缝人工焊接效率较低、位姿无法精确控制而引起的焊缝质量不稳定等问题,提出采用基于Matlab的机器人离线编程系统方案.该方案借助Matlab的数值计算和绘图功能,在分析焊缝特征坐标系的基础上,实现曲线模型构建、姿态规划和三维仿真,并将逆向运动学结果发送至实体机器人,实现实体和虚拟机器人的同步运动.实践证明,该方案可靠有效,提高了焊接效率.     

焊接自动线和焊接机器人

机器人弧焊离线编程与仿真系统的设计；面向遥控焊接的焊缝模型建模技术；基于局部视觉的弧焊机器人自主焊缝轨迹规划；IGM弧焊机器人大型工作站仿真系统设计；Z4型焊接机器人；TRIBON M2焊接计划的使用与二次开发；机器视觉型焊缝跟踪技术；基于LabVIEW的位移测理系统及应用；基于LabVIEW的电弧传感跟踪控制系统。[编者按]     

基于ADAMS的SCARA机器人运动学仿真研究

对SCARA机器人进行正逆运动学分析以及轨迹规划仿真时,不易直观地验证运动学算法的正确性和轨迹规划的效果。为解决以上问题,基于ADAMS软件环境,建立了SCARA机器人的三维虚拟样机模型,结合SCARA机器人的正逆运动学在笛卡尔空间对其末端规划一段圆弧路径轨迹,并将该圆弧路径轨迹数据导入虚拟样机模型中进行轨迹规划的仿真。结果表明,该系统为SCARA机器人运动学分析及轨迹规划方法的仿真验证提供了一个有效的平台。     

MOTOMAN-UP系列机器人离线编程系统

采用VISUAL C 6.0及OpenGL技术开发了MOTOMAN-UP系列弧焊机器人离线编程系统.建立了MOTOMAN-UP系列机器人D-H坐标系及连杆参数表,编写了运动学逆解模块;针对典型马鞍形工件的特点,规划出焊枪的运动路径与姿态,且按比例同步显示工件;集成了机器人通信模块MOTOCOM32和运动学仿真模块ROTSY并同步导入马鞍形工件,不仅能单步生成作业指令,且可自动生成作业程序.通过对焊接过程进行离线仿真试验及传输作业实焊,验证该系统是切实可行的.     

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。     

基于VC＋＋的弧焊机器人离线编程系统设计

针对MOTOMAN-UP系列机器人,在PC机的Windows平台上利用VC++开发了弧焊机器人离线编程系统.介绍了该系统的组成、功能及其设计方法.该系统能对任意马鞍形工件规划出焊枪的运动路径与姿态,且按比例同步显示工件;集成了机器人通信模块和运动学仿真模块,并自动导入工件,不仅能单步生成作业指令,而且可自动生成作业文件;采用OpenGL技术建立三维工件模型,实现工件的显示、旋转、缩放等功能.通过以太网,对PC机中的作业程序和机器人控制器中的作业程序进行相互传输,实现了弧焊机器人的离线编程及远程控制.     

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。     

机器人弧焊成形系统中离线自动编程

目前的机器人离线编程系统大多采用图形示教方式建立机器人运动路径,然而这种编程方式对于复杂路径来说工作量仍是相当大的,而且对于路径规划直接计算得出的机器人位置数据及弧焊操作指令无法方便地形成机器人程序(relative job,JOB).文中以弧焊机器人为对象进行了离线自动编程的研究.利用MOTOMAN机器人的相对JOB数据交换格式,实现了MOTOMAN机器人相对JOB的离线自动编程,自动生成机器人程序.离线自动编程模块通过ODBC接口从弧焊成形系统中相应的规划数据库取得指令代码及数据,充分发挥数据库的优势,有利于离线编程系统的扩展.结果表明,研究的离线编程运行稳定,机器人动作连贯,焊接路径与设计吻合.     

MATLAB环境下关节型焊接机器人仿真平台设计

Motoman-HP20焊接机器人的离线编程软件MoToSimEG进行轨迹规划采用点到点的方式,对于一些复杂曲线,需要非常多的约束点才能达到较高的精度要求,导致编程过程复杂繁琐。针对这一缺点,开发了一套基于MATLAB环境的六自由度关节型焊接机器人仿真平台实现人机交互,并进行了数据通信完成实验验证。验证结果表明:仿真平台不仅可以完成点到点的关节空间和直角坐标空间的轨迹规划,也可以实现任意已知解析式的轨迹规划运动,并得到轨迹数据完成了示教再现,简化了机器人复杂运动轨迹的编程方法,进一步改善了轨迹规划离线编程功能。     

基于数字孪生的发动机螺栓拧紧研究

航空发动机种类多、形状大小各异,传统的示教编程刚性螺栓拧紧方法因其效率慢、安全性差、编程门槛高等缺点,不再适用于中小批量多类型的发动机螺栓拧紧工作。提出一种基于数字孪生的柔性拧紧发动机螺栓的方法,包括螺栓拧紧方案、螺栓拧紧过程数字孪生仿真、物理空间与数字空间一致性标定等。通过D-H参数法建立机器人运动学模型,进而对机器人进行运动学求解,通过五次多项式插值法对机器人进行轨迹规划。通过数字孪生仿真生成离线程序,利用一致性标定消除坐标偏差。分别利用离线编程与示教编程进行3组实验,结果显示：离线编程与示教编程均能完成航空发动机的螺栓拧紧工作,但基于数字孪生的柔性螺栓拧紧方法可以快速又柔性地拧紧航空发动机的螺栓。     

夹持工件打磨机器人离线编程及仿真系统设计

打磨加工对机器人运动轨迹精度要求很高。针对常规的在线示教编程不能满足打磨加工精度的问题,以Visual C++为开发平台,基于MFC框架以及OpenGL图形库接口搭建机器人离线编程仿真系统,实现机器人离线示教、程序编辑、建立轨迹目标点数据库等功能。通过基于工件模型STL文件分层切片生成机器人运动轨迹的方法,求得交点的姿态并得到机器人加工轨迹位姿的齐次矩阵,最后将获得的机器人打磨轨迹参数导入离线编程系统中,编程实现机器人打磨加工的可视化仿真。     

柔性制造生产线仿真设计与关键数据标定

以基于IRB1410的多机器人柔性制造生产线为研究对象,利用SolidWorks和RobotStudio提出一种虚拟仿真生产线构建方案。简述多机器人柔性制造仿真生产线组成及工艺流程,介绍机器人法兰盘中心点的定义、手部坐标系的标定、工件坐标系的标定,并设计了数控机床的Smart动态组件;在仿真生产线编制了离线程序,根据加速度、轨迹规划,展示了机器人运行情况,运动轨迹仿真结果表明轨迹规划及编程符合预期。实践证明:借助虚拟仿真生产线,有助于实体生产线的设计、优化、调试等,为实体生产线提供理论依据。     

基于MATLAB的KUKA焊接机器人轨迹规划与运动学仿真

在工业机器人的应用控制中,其作业轨迹的规划是系统设计的关键内容,为了使焊接机器人能根据设定的轨迹和速度进行高效施焊,以KUKA KR10 R1420型工业机器人为研究对象并分析其结构,采用D-H参数法建立各杆件坐标系,通过齐次变换矩阵建立机器人运动学方程。利用MATLAB机器人工具箱构建KR10 R1420型工业机器人的数学模型,并进行了轨迹规划和运动学仿真,获得平稳且连续的末端执行器轨迹和各关节的角度、角速度、角加速度变化曲线,仿真结果验证了所建KR10 R1420型工业机器人运动学模型的正确性和合理性,为焊接机器人在复杂环境中的轨迹规划提供了可供参考的方案。     

基于人工神经网络的施釉机器人釉料厚度沉积率建模与预测

为进行陶瓷产品的施釉机器人离线编程作业的轨迹自动规划,实现釉料厚度的精确性,提高釉面质量,提出基于人工神经网络拟合釉料厚度沉积率模型的方法.以釉料厚度试验数据为基础,采用贝叶斯归一化算法和LM优化算法进行拟合,通过试验结果对比分析表明,两种拟合模型与试验数据基本吻合,验证了模型的正确性和有效性.在此基础上进行模型的筛选,选择执行效率高、精度高、抗噪能力强的贝叶斯归一化算法拟合模型.提出的方法符合工程实际,有助于提高施釉机器人釉料厚度的控制精度,为陶瓷施釉自动轨迹规划的软件编程和仿真实现提供了模型依据与方法指导.     

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。