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《华南理工大学》 2010年
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喷涂机器人人机交互及离线编程系统的研究

周青松  
【摘要】: 机器人作为典型的机电一体化产品,代表了机电一体化技术的最高成就。众多机器人技术应用实例证明了它在提高生产效率及产品质量,减轻工人劳动强度,甚至完成工人无法完成的任务等方面都具有无比伦比的优势。而在机器人技术的相关研究中,人机交互及离线编程系统是一个研究的难点和重点,它直接关系到机器人能否圆满地完成规定的任务。本文就是为解决这一问题而对喷涂机器人人机交互及离线编程系统进行深入研究的。本课题研究项目获广州数控设备有限公司资金资助。 本文首先分析了基于PC-Based模式构建的喷涂机器人控制系统的硬件平台以及控制软件,并在此基础上对其人机交互接口进行深入分析,搭建了基于ARM + Windows CE的人机交互接口的平台,并用Visual C#.NET程序实现了机器人人机交互接口的主要模块。 其次,研究了6自由度机器人运动学正解、逆解的求解算法,通过C#对其进行验证,为机器人离线编程系统的设计提供了运动学上的依据。 在喷涂机器人人机交互接口的基础上,对离线编程系统进行方案论证,并进行了模块划分。通过Visual C#.NET调用Solidworks API函数进行Solidworks二次开发,建立参数化喷涂机器人本体模型,以适应不同尺寸的喷涂机器人三维建模。并在喷涂机器人参数化建模的基础上实现了基于Solidworks二次开发的机器人离线编程系统各个细节。 接着重点研究了喷涂工件表面信息的获取与优化方法,通过数据文件接口STL得到喷涂工件表面信息,再对数据信息进行法向单位矢量的扩展,冗余点的去除,数据点的切层以及切层数据的轨迹优化,最终得到优化后的工件表面数据点。 最后,对基于Solidworks二次开发的喷涂机器人离线编程系统的各个功能模块进行了一系列测试。通过喷涂机器人本体的建模,喷涂工件的建模及导入,程序自动完成喷涂机器人运动学的运算,轨迹点的优化及运动的仿真,并且输出了机器人喷涂运动图像,末端和腕部的位移曲线,各关节角的变化曲线及机器人指令文件。仿真结果表明,该机器人离线编程系统能够方便灵活的完成机器人仿真运动,机器人运动程序的编制等作业,系统达到了预期的要求。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242

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【参考文献】
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