跨平臺工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)研究與開發(fā).pdf

1、工業(yè)機(jī)器人的編程方式主要有示教再現(xiàn)編程和離線編程，其可編程能力決定了其功能的靈活性和智能性。目前國內(nèi)廣泛使用的機(jī)器人示教再現(xiàn)編程方式因?yàn)槠渚幊绦实拖?，難以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求;而國外普遍流行的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)均基于PC，不能跟機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)合形成閉環(huán)，另外軌跡規(guī)劃算法耗時(shí)長。針對以上存在的問題，本文初次嘗試開發(fā)了一套能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的工業(yè)機(jī)器人跨平臺離線編程系統(tǒng)，為以后把離線編程整合到機(jī)器人控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。本文主要工作如下:

2、r>　　針對市場上眾多離線編程軟件對硬件平臺的高依賴性，本文提出開發(fā)一套能滿足嵌入式移動端的跨平臺離線編程系統(tǒng)。對眾多開發(fā)平臺進(jìn)行了大量的對比分析后，選定Unity3D軟件作為本系統(tǒng)的開發(fā)平臺。Unity3D具備眾多優(yōu)勢，如完備的引擎功能、高效的工作流程、逼真的畫面效果以及跨平臺發(fā)布等，為本文開發(fā)跨平臺工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)奠定了平臺基礎(chǔ)。
　　針對目前工業(yè)上廣泛使用的一類六軸串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人，使用D-H參數(shù)法對其建立了數(shù)學(xué)模型，并

3、推導(dǎo)了該類型機(jī)器人的正運(yùn)動學(xué)、逆運(yùn)動學(xué)方程。另外，針對運(yùn)動學(xué)逆解存在多解問題，引入了基于最小轉(zhuǎn)動量的評價(jià)函數(shù)，最后編程實(shí)現(xiàn)并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，為離線編程系統(tǒng)的軌跡規(guī)劃奠定了理論基礎(chǔ)。
　　本文提出了一種機(jī)器人空間圓弧插補(bǔ)算法，利用把空間圓弧轉(zhuǎn)化為平面圓弧進(jìn)行處理，再通過逆轉(zhuǎn)化來分配各個(gè)軸向的插補(bǔ)量。另外，本離線編程系統(tǒng)還針對教育領(lǐng)域加入了TCP標(biāo)定功能，推導(dǎo)了用三點(diǎn)法、五點(diǎn)法求出TCP的位置與姿態(tài)的算法，并且跟實(shí)體機(jī)器人的TCP標(biāo)定

4、算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證。接著還實(shí)現(xiàn)了固定TCP模式與外部TCP模式下的運(yùn)動軌跡規(guī)劃算法。
　　本文討論了當(dāng)前變位機(jī)與機(jī)器人七軸聯(lián)動軌跡規(guī)劃算法的原理及其計(jì)算量大、耗資源等不足。針對此算法的不足，本文提出了一種快速搜索算法，把變位機(jī)作為主動臂，工業(yè)機(jī)器人作為從動臂，基于三次多項(xiàng)式擬合姿態(tài)曲線，得出路徑點(diǎn)對應(yīng)的每個(gè)關(guān)節(jié)的角度。本算法具有響應(yīng)速度快、計(jì)算精確等優(yōu)勢，并且通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證適用于軌跡形狀不是特別復(fù)雜的開閉環(huán)曲線。
　　針對