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。     

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。     

基于工业机器人控制系统的软PLC设计

工业机器人在应用过程中需要外部信号与机器人系统进行交互来完成复杂的工艺,PLC可对两者之间的信号进行逻辑运算来实现控制。软PLC相较于硬件PLC有编程语言标准化、硬件配置灵活等特点,并且可以接口的方式直接嵌入不同的控制系统中。软PLC主要负责系统中的逻辑控制与输入输出管理。针对一款自主研发的新型控制系统,设计一套可配合该系统用于工业领域的软PLC控制系统。该软PLC系统包含编程模块、编译模块、执行模块、监测模块,可用于绘制梯形图、生成指令表、编译可执行文件、执行程序。编程、编译模块基于Windows下Qt平台开发,执行、监测模块基于Linux下Qt平台开发。     

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。     

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UG的弧焊机器人离线编程系统开发

针对KUKA KR30L16型6自由度焊接机器人,应用UG/Open二次开发函数和C++编程语言,进行了基于UG可视化平台的离线编程系统开发,实现了焊接机器人系统和常用焊接工件的三维建模及组装、运动学求解、焊接轨迹规划、运动路径仿真与检测、焊接控制程序自动生成等功能。详细探讨了系统开发中的关键技术问题。仿真检测与试验结果表明,所开发的离线编程系统能够满足车间常用工件焊接的离线编程要求,提高了焊接生产效率。     

IGM弧焊机器人大型工作站仿真系统设计

针对第一代示教再现型弧焊机器人自动化焊接的现状,自主开发了通用型IGM弧焊机器人大型工作站离线编程系统,介绍了系统总体设计及类之间关系.机器人焊接过程三维仿真是离线编程的图形平台,提出了一种新的开发方式实现三维图形仿真系统,即自主开发基于C/S结构的包含OLE(对象连接与嵌入)项的机器工作站离线编程系统,通过COM(组件对象模型)接口实现焊接工件三维图形及几何拓扑信息的无缝集成.在VC 开发环境下,使用OpenGL图形开发工具,基于面向对象的编程自主开发了三自由度龙门机架、六自由度关节型弧焊机器人和两自由度变位机的三维造型及焊接过程图形仿真系统.     

基于结构安全的HP6机器人离线编程方法

提出一种用于对HP6机器人实行离线编程操作的新方法,可按给定轨迹进行运动仿真,并通过调整改善关节承载状况,在不改变既定轨迹和运动位姿条件下生成相应的离线编程程序代码,实现了机器人在结构安全条件下的轨迹规划和离线编程,并给出了应用实例.     

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。     

基于MATLAB的机器人涂胶离线仿真与编程研究

针对机器人手动示教存在的精度不稳定、编程时间长、机器人工作效率低的问题，研究基于MATLAB的离线仿真系统。采用MATLAB编程实现了机器人三维模型的控制和仿真，解析获得机械臂在实际工作时的控制语言，生成相应的控制程序从而实现虚拟和现实中六自由度机器人的控制。最后，以电芯涂胶工作单元作为原型来搭建相应的虚拟工作环境，并在实际中以库卡公司的KR16验证离线仿真系统的有效性，证明该系统可以出色完成涂胶任务。     

Linux下数控代码的轨迹仿真

利用OpenGL技术和Linux环境下的Qt软件实现了该环境下的数控代码的轨迹仿真.通过对NC代码信息进行读取、解释及处理,提取出仿真所需的信息,并根据这些信息利用OpenGL绘制出NC代码轨迹的仿真图形,从而实时、高效、直观地验证加工代码的正确性.同时由于Qt软件和OpenGL都具有跨平台性,从而使研究嵌入式系统下的数控代码仿真成为可能.     

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.     

基于ObjectARX的机器人弧焊离线编程系统

介绍了一种新的机器人弧焊离线编程系统开发方法，即在高性能PC机和AutoCAD2000平台上，运用其最新的开发工具--ObjectARX进行二次开发，并利用此方法成功地开发出了一个通用的机器人弧焊离线编程系统。按照功能不同，此系统分为10个功能模块，其中典型的模块有建模模块（包括几何建模和运动学建模）、离线编程模块、程序转换模块等。     

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.     

基于虚拟现实的焊接机器人工作站离线编程系统

在自动焊接应用中,离线编程焊接机器人通常具有一定的控制局限性。结合虚拟现实技术搭建了一套焊接机器人工作站,通过开发离线编程系统,简化机器人控制方式、灵活调整视角和自动规划焊接轨迹等,提升了焊接机器人离线编程效率。开发了同点异线焊缝识别算法,实现了单机器人的轨迹规划功能。基于焊枪基准姿态,分析横焊、平焊、立向上焊和立向下焊的焊接姿态,实现全位置焊接姿态规划。增加KBR-2Z500双轴变位机,实现多轴联动的复杂轨迹规划功能,研究了机器人运动与变位机运动的耦合与解耦问题,达成焊接机器人工作站协同运动规划。通过现实空间完全复现虚拟环境下的空间曲线焊接轨迹规划实验,验证了工作站离线编程系统的交互性、可行性和可靠性。     

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.     

SV型手腕6R喷涂机器人运动学算法研究

运用分离常量及矩阵求逆的方法,研究了新型的SV(stereo-vertical)型手腕6R喷涂机器人的逆运动学算法,求出精确数值解析解。对于一个末端矩阵,可求得16组逆解。基于QT平台,结合QML关键技术及CS设计模式,设计了一套喷涂机器人的离线编程仿真系统,通过实现轨迹精确控制,验证了该算法。结果表明,该算法求解正确,精度高。     

一种工业机器人离线编程应用设计

传统的工业机器人在线示教编程存在耗时过长,校点精度不足等缺陷,最终成果往往差强人意。本设计采用ERRobotStudio离线编程软件,将工业机器人和工件模型导入软件,实现图形轨迹创建、编辑、仿真运行、程序下载等功能,经过简单调试即可达到预期效果。     

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。