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工业机器人复杂作业路径编程研究

作　者: 丁力
导　师: 焦恩璋
学　校: 南京林业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 工业机器人 DXF 离线编程 路径规划 特征点
分类号: TP242.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


目前工业机器人的作业编程通常是在工作现场对机器人在线示教实现的，其编程质量较低，无法满足复杂作业要求。离线编程技术采用CAD图形建立机器人的作业路径模型，通过相应的算法，在机器人离线的情况下完成作业路径规划。本文采用VC++开发了基于DXF文件的机器人离线编程平台，通过包含复杂作业路径信息的DXF文件的导入，能够直接生成规划后的机器人作业文件。该平台不仅包含二维连续作业路径的规划功能，还集成了非连续“多对象混合作业路径”规划与面域的“覆盖”处理功能，适用于机器人作业中较为复杂的二维作业任务。本文在分析了图形交换文件DXF的结构后，针对其中关键的ENTITIES段内容，实现了提取作业路径信息的算法。再将作业路径离散成一系列的特征点，通过图元优化排序算法，将这些特征点重新排序，最终完成二维连续作业路径的规划。在此基础上，本文又对“多对象混合作业路径”展开研究，提出多对象之间“两两衔接”的算法，实现混合作业路径的规划。对于面域的“覆盖”处理研究，本文提出“布点连线”和“缩放偏移”这两种思路，并分析对比了这两者的优劣与适用范围。本文开发的离线编程平台生成的机器人作业文件，通过ROTSY软件仿真和在UP6机器人上进行实验，均取得了预期的效果。实验证明了本文对机器人复杂作业路径规划的思路，其相关算法对今后处理机器人复杂作业路径的离线编程有一定的参考作用。

全文目录


致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 工业机器人的市场需求  8
  1.2 工业机器人作业路径和离线编程概述  8-9
  1.3 国内外研究状况  9-11
    1.3.1 国外的研究  9-10
    1.3.2 国内各大学对离线编程系统的研究  10-11
  1.4 课题研究的意义和主要内容  11-13
    1.4.1 课题的研究意义和目标  11
    1.4.2 课题的研究内容  11-13
第二章 DXF 文件的结构研究  13-20
  2.1 DXF 文件格式简述  13
  2.2 基本的 DXF 文件结构  13-14
  2.3 DXF 文件中实体段的组码及其含义  14-16
  2.4 基本实体在 DXF 文件中的表示  16-19
  2.5 本章小结  19-20
第三章 MOTOMAN-UP6 机器人系统及 ROTSY 软件简介  20-30
  3.1 MOTOMAN-UP6 系统的结构组成及功能  20-22
  3.2 UP6 机器人远程控制软件的实现  22-25
    3.2.1 MOTOCOM32 简介  23
    3.2.2 UP6 机器人远程控制平台  23-25
  3.3 MOTOMAN-UP6 机器人编程语言  25-26
  3.4 ROTSY 离线编程仿真系统  26-27
  3.5 MOTOMAN-UP6 机器人的坐标系分析  27-29
  3.6 本章小结  29-30
第四章 多对象混合作业路径规划  30-50
  4.1 多对象混合作业路径设计思路  30
  4.2 DXF 进行预处理  30-31
  4.3 ENTITIES 段的提取  31-32
  4.4 提取并保存各对象实体信息  32-38
    4.4.1 对象实体信息的提取与处理  33-37
    4.4.2 对象实体信息的保存  37-38
  4.5 特征点信息的重新处理和排序  38-43
    4.5.1 图元优化排序算法描述  38-41
    4.5.2 两两对象之间的衔接问题研究  41-43
    4.5.3 世界坐标系与机器人坐标系之间的转化  43
  4.6 转换并保存为 JBI 文件  43-49
    4.6.1 MOTOMAN-UP6 机器人的作业文件研究  43-46
    4.6.2 JBI 可执行文件的设计与生成  46-49
  4.7 本章小结  49-50
第五章 面域加工规划  50-60
  5.1 面域加工规划的两种思路  51
  5.2 完全由弧线构成的规则图形的面域加工研究  51-54
    5.2.1 对于圆面域的加工  51-52
    5.2.2 对椭圆面域的加工  52-54
  5.3 完全由闭合多段线构成的规则图形的面域加工研究  54-58
    5.3.1 对矩形的面域的加工  54-56
    5.3.2 对正多边形的面域加工  56-58
  5.4 对于不规则的混合封闭图形的面域研究  58-59
  5.5 本章小结  59-60
第六章 MOTOMAN-UP6 机器人离线编程的实现  60-69
  6.1 离线编程平台的界面操作  60-61
  6.2 ROTSY 软件仿真验证  61-62
  6.3 多对象混合作业路径规划的实现  62-65
    6.3.1 矢量字体复杂路径的实现  62-64
    6.3.2 不同类对象混合路径的实现  64-65
  6.4 面域加工的实现  65-68
    6.4.1 规则封闭图形如矩形、圆、正多边形及椭圆的面域实现  65-68
    6.4.2 不规则封闭图形的面域实现  68
  6.5 本章小结  68-69
第七章 总结与展望  69-70
  7.1 论文总结  69
  7.2 后续展望  69-70
参考文献  70-72
摘要  72-74
Abstract  74-75

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人 > 工业机器人
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