六自由度工业机器人离线编程系统的设计与实现

作     者：陈世超 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曹宇男

授予年度：2018年

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0804[工学-仪器科学与技术] 0802[工学-机械工程] 

主      题：离线编程 机器人加工工艺 加工冗余 外部轴协同 

摘      要：工业机器人编程方式主要分为人工示教与离线编程,离线编程相较于人工示教,有着编程精度高、节约生产时间、保障操作者使用安全等特性。在制造业飞速发展的今天,研究机器人离线编程技术有着重要的现实意义。本文通过对国内外主流离线编程软件的分析,总结离线编程系统应有的特点,搭建离线编程系统基础框架,构建加工工艺模块与通用功能模块,通过后置处理模块,测试系统有效性。首先,利用SolidWorks作为基础三维仿真平台,辅以数学库、机器人运动库、OpenGL等基础类库,搭建机器人离线编程系统基础框架,同时构建路径插补算法,提高仿真精度,确保加工过程的准确性。其次,根据工业机器人工作特性,构建机器人加工工艺模块,包括机器人离线切割模块与机器人离线打磨模块。离线切割,针对各类加工对象切割孔工艺,生成合理焊接坡口,满足焊接需求;离线打磨,针对固定式磨削提出摆线型加工路径的变换功能,针对活动式磨削提出固定点位磨削路径变换功能,满足特定的打磨需求。通用功能模块作为机器人离线编程系统的重点内容,能在一定程度上提高离线编程效率以及有效性。本文构建非标件离线编程、路径调整以及机器人与外部轴联动配合三个功能模块。非标件离线编程,以理论三维模型为基础,通过外围辅助传感器构建非标工件加工路径,提高加工精度。加工路径调整功能,优化含有冗余自由度的加工场合,提高加工路径的连续性。外部轴联动配合功能,提出联动路径椭圆转接算法,实现工业机器人与外部轴联动配合加工,提高机器人加工能力。本文最后,通过研究离线编程系统后置处理模块,对实际加工对象构建离线编程加工路径,验证了系统的有效性与可靠性,在现阶段能够满足特定工艺的加工需求。