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《沈阳理工大学》 2010年
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基于虚拟现实的机器人加工仿真研究与实现

刘章明  
【摘要】: 随着计算机技术、虚拟现实技术和机器人技术的迅速发展,如何将这些新技术优化结合应用于制造业,已成为现代制造业发展的核心。加工过程中的工艺路线不科学、工件装夹方式不合理、加工参数选择不当等问题都可能严重影响产品的质量和性能。解决这些问题最好的方法是在真正的生产启动之前进行虚拟现实的加工,及时的发现并修改系统设计与控制中的缺陷,从而达到缩短产品的研制周期,避免时间和资源的浪费。而在虚拟的加工对象建模方面,点云边界不仅作为表达曲面的重要的几何特征,而且作为求解曲面的定义域,对重建曲面模型的品质和精度起着重要的作用;另一方面,轨迹规划是工业机器人加工过程中需要解决的关键技术之一。 由于面向机器人制造的加工对象点云边界的提取难度大,并且机器人加工轨迹的规划实现较为复杂,本论文针对这个情况在点云边界提取和轨迹规划这两大领域展开了一些研究。 通过对原有点云边界提取算法的深入分析研究,发现原有算法对海量级的点云边界点的提取比较慢,针对这一问题,我们采用在原算法基础上变固定K(K为点p的最近邻域点)值为变量K值并增设阈值,提出了一种改进的空间非封闭自由曲面点云的边界提取方法。实验证明该改进的算法不仅可以较快的提取边界,而且比较精确表达曲面边界特征,较好的满足仿真加工系统的需要。 以机器人运动学为基础,研究了机器人在笛卡尔空间的轨迹规划,其中包括加工轨迹的三次B样条曲线逼近、加工轨迹中间点位置、姿态的求取和路径生成,并在实验平台上使用边界数据点规划出了四条加工轨迹。设计并实现了一个在Windows XP环境下,基于VC++6.0和OpenGL接口技术的工业机器人加工仿真可视化系统。系统可以在没有真实机器人的情况下,进行加工轨迹的测试。
【学位授予单位】:沈阳理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242.2

【参考文献】
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