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《天津职业技术师范大学》 2019年
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工业机器人3D虚拟动态远程监控系统的研究

谢坤鹏  
【摘要】:随着“中国制造2025”制造强国战略的提出,我国工业机器人产业得到了大力发展。伴随着我国人口老龄化日益严重,传统制造业生产力不足,迫使众多企业不得不引进现代化设备对自身技术进行升级改造。鉴于全自动化生产线便于操作、稳定的产品质量及节约劳动力成本等优点,“机器换人”行动在全国展开推动,工业机器人逐渐被用于生产、生活、科学实验中。而在某些特殊科学实验中,机器人被放置于高强度核辐射、高压深海、外太空等人类无法生存的环境,传统机器人操作已无法满足此类情况,机器人远程监控技术被提出。因此,本文针对工业机器人远程监控问题,结合现代通信技术、计算机技术、工业机器人离线编程技术、视频监控技术与虚拟现实技术,完成一套基于ABB工业机器人的绘图工作站3D虚拟动态远程监控系统。本文主要研究内容如下:1.明确建立绘图工作站3D虚拟动态远程监控系统,确定了系统的功能,讲述了各功能实现原理,并依据功能需求设计了监控系统的总体构架,对硬件进行了选用。2.采用3D建模技术建立IRB120机器人各轴单元3D模型,基于Assimp(全称:Open Asset Import Library)技术对3D模型进行数据解析,建立D-H模型关节间通用变换矩阵,采用OpenTK(.Net平台下的OpenGL封装类库)技术完成机器人3D模型数据渲染与搭建,结合RobotStudio软件对3D仿真模型进行了正运动学仿真验证,证实了IRB120机器人3D仿真模型的正确性。3.使用IRC5控制器的PC SDK二次开发接口,在虚拟开发环境下,针对搬运仿真工作站编写了一套工业机器人本地实时机器人监控系统。该系统初步实现了网络控制器扫描、控制器默认用户登陆、控制器信息读取、机器人运行状态信息读取、RAPID程序读写、I/O状态的读写、例行程序的启动与停止、控制器系统的备份与还原、控制器日志信息的读取等功能,并结合RobotStudio软件对该监控系统进行了仿真实验验证,验证了监控系统所包含的功能。4.采用GDI+技术完成PC端手绘模拟,并提取手绘轨迹的2D点数据。建立手绘轨迹2D坐标系与机器人工件坐标系,完成手绘轨迹2D点数据向工件坐标系的3D点数据转换。采用离线编程技术创建机器人绘图程序模板,该绘图模板用来接收3D点数据。基于PC SDK二次开发接口,成功将3D点数据写入绘图程序模板,生成机器人可执行绘图程序,实现手绘轨迹机器人再现功能。编写绘图工作站3D虚拟动态远程监控系统,并搭建真实绘图工作站进行实际验证。实验结果表明,监控系统可实时动态展示机器人3D位姿,实现机器人数据的读取与修改,实现手绘轨迹再现功能。
【学位授予单位】:天津职业技术师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP242.2

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