[發(fā)明專利]一種機(jī)器人離線編程的構(gòu)建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710187752.7
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106914896A
• 公開（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉程秀
• 申請（專利權(quán)）人: 劉程秀
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于三維設(shè)計軟件環(huán)境下的工業(yè)機(jī)器人離線編程的構(gòu)建方法。

背景技術(shù)

目前，機(jī)器人編程主要有在線示教編程和離線編程兩種方式，在線示教編程為絕大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人所采用。在線示教編程要求機(jī)器人執(zhí)行新的作業(yè)任務(wù)時需停機(jī)示教，造成現(xiàn)場生產(chǎn)線停工的同時還可能使編程人員身處危險的現(xiàn)場壞境中。離線編程方式可以實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)離工作現(xiàn)場的情況下完成機(jī)器人編程作業(yè)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動仿真等一系列功能，大幅提高編程工作效率。國內(nèi)外研究人員在離線編程方面做了大量研究。其中Kuka，ABB，F(xiàn)ANUC等知名專業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)廠家都有自己的一套成熟的仿真軟件，可離線編程。還有的公司機(jī)器人項目組也在離線編程方面取得一定進(jìn)展，可對機(jī)器人生產(chǎn)過程仿真，有的可讀出任務(wù)曲線作業(yè)點(diǎn)并生成程序。還有的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)機(jī)器人對二維圖形的離線編程仿真功能。但目前絕大多數(shù)的離線編程模式都不能將可視化三維仿真環(huán)境與精確地編程方式相結(jié)合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人認(rèn)為隨著三維繪圖軟件功能日趨強(qiáng)大，完全可以勝任創(chuàng)建工業(yè)機(jī)器人及其工作環(huán)境模型的任務(wù)，在三維軟件環(huán)境下完成機(jī)器人的離線編程仿真將是實(shí)現(xiàn)可視化離線編程簡捷有效的途徑。

本發(fā)明提供涉及一種基于三維設(shè)計軟件的機(jī)器人離線編程建立方法。其具體特征：在三維軟件環(huán)境下對工業(yè)機(jī)器人及其工作環(huán)境進(jìn)行三維實(shí)體建模，利用三維軟件提供的VC++二次開發(fā)向?qū)wizard．SWX，完成機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的開發(fā)。

本發(fā)明技術(shù)方案是：離線編程系統(tǒng)的工作模式及組成：1.三維建模。在Solidworks環(huán)境下建立機(jī)器人及其工作環(huán)境三維仿真模型；2.任務(wù)點(diǎn)選取。根據(jù)實(shí)際任務(wù)軌跡要求選取機(jī)器人任務(wù)點(diǎn)；3.調(diào)用離線編程系統(tǒng)。由萊單欄調(diào)用此系統(tǒng)，通過位姿計算模塊及逆運(yùn)動學(xué)計算模塊完成任務(wù)點(diǎn)的位姿計算及各軸輸入角度的計算；4.生成作業(yè)程序及離線仿真。

本發(fā)明涉及一種基于三維設(shè)計軟件環(huán)境下的機(jī)器人離線編程建立方法。主要是應(yīng)用SolldworKs API二次開發(fā)函數(shù)及Vc++編程語言，開發(fā)了Solldwork8環(huán)境下運(yùn)行的工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了FANUC M-9001A／2000型工業(yè)機(jī)器人位姿坐標(biāo)計算、機(jī)器人逆運(yùn)算及作業(yè)程序自動生成等功能。經(jīng)過與RoboSulde仿真結(jié)果對比證明，該離線編程系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)架構(gòu)主要按以下步驟實(shí)施：

1.對機(jī)器人及其工作環(huán)境建模：FUNAC機(jī)器人在國內(nèi)工業(yè)自動化領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，本文以自動化生產(chǎn)線中物料搬運(yùn)常用的FANUC M-900iA／2000型機(jī)器人為對象，建立機(jī)器人及其工作環(huán)境聯(lián)線控制模型，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行離線編程系統(tǒng)的設(shè)計研發(fā)方法。

（1） 機(jī)器人三維模型的繪制及裝配：通過對機(jī)器人結(jié)構(gòu)及技術(shù)參數(shù)的研究，繪制機(jī)器人零部件模型，按照既定裝配關(guān)系組成裝配體。三維建模時，為保證離線編程系統(tǒng)的運(yùn)行效率，在保留機(jī)器人所有關(guān)鍵特征及尺寸的前提下，盡量簡化模型結(jié)構(gòu)。將J1軸J2軸復(fù)雜的曲面以簡單的平面模型代替。將五軸回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)簡化成“C”字形結(jié)構(gòu)等。完成機(jī)器人各零件的裝配后，對各相對運(yùn)動關(guān)節(jié)正確定義運(yùn)動角屬性，即確定“配合”中各轉(zhuǎn)動副的轉(zhuǎn)動范圍。保證各關(guān)節(jié)在允許的范圍內(nèi)可自由運(yùn)動；

（2） 機(jī)器人與工作壞境關(guān)系的建立：離線編程結(jié)果精度的高低，很大程度上取決于機(jī)器人及其工作環(huán)境的正確建模及精確的工作位置關(guān)系。本發(fā)明技術(shù)方案,系統(tǒng)架構(gòu)，首先確認(rèn)機(jī)器人與工作環(huán)境的位置關(guān)系，即機(jī)器人底座中心(基座坐標(biāo)系原點(diǎn)O0)與工作中心(板料中心)的距離關(guān)系。其次規(guī)劃機(jī)器人的工作任務(wù)，確定機(jī)器人在兩工位間經(jīng)過的關(guān)鍵位置，即準(zhǔn)確確定機(jī)器人的任務(wù)點(diǎn)，建立機(jī)器人工作環(huán)境及工作狀態(tài)。機(jī)器人將板料從一側(cè)工作臺移動到另一側(cè)，與初始位置相比第六軸關(guān)節(jié)坐標(biāo)系O6相對于基座坐標(biāo)系O0繞X0軸旋轉(zhuǎn)180度，其余軸相對于基座坐標(biāo)系O0均為平行移動。

2.建構(gòu)Solidworks環(huán)境下的離線編程模塊:Solidworks具有超強(qiáng)建模功能和方便的二次開發(fā)接口，通過OLE／COM技術(shù)提供強(qiáng)大的二次開發(fā)接口API，這些接口包含數(shù)百個函數(shù)，為二次開發(fā)提供強(qiáng)有力的支持。可以用VB，Visual C++和其他支持OLE的開發(fā)語言接口調(diào)用其API函數(shù)情1。本發(fā)明利用Visual C++通過對對象屬性的設(shè)置和方法的調(diào)用對Solidworks進(jìn)行二次開發(fā)，將開發(fā)的模塊以DLL插件文件的形式實(shí)現(xiàn)與Solidworks無縫銜接；