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工业机器人切削加工离线编程研究

吴涛  
【摘要】: 随着工业机器人在各行业的广泛应用,传统的示教再现编程方式逐渐暴露出编程周期长、示教精度低等缺点,直接影响着生产效率和工业机器人的使用效率。本文研究了工业机器人应用于切削加工的离线编程技术,实现了从CAD/CAM系统输出APT刀位源文件到ABB IRB6600型工业机器人RAPID指令之间的转换,并能通过运动学仿真模块验证切削加工轨迹的正确性,最终达到离线编程的目的。本文的主要研究内容和相关章节安排如下: 第一章概述了工业机器人及其在切削加工中的应用,并介绍了机器人离线编程技术及国内外在这一技术领域的研究和发展现状。最后介绍了本文的研究意义和主要研究内容。 第二章介绍了机器人运动学的基础理论,利用齐次变换理论建立了机器人的运动学模型,推导出IRB6600型机器人运动学正解和逆解公式,解释了运动学逆解的不唯一性,并对机器人运动学模型和各关节正、逆解应用Matlab进行了仿真分析和验证,为离线编程技术的研究奠定了良好的基础。 第三章对APT刀位源文件和机器人RAPID指令之间转换的可行性进行了研究。介绍了APT刀位文件和RAPID编程的特点和相关概念。前者包含有位置、刀轴矢量及速度信息,后者需要对机器人末端TCP的位姿、轴配置参数和速度进行描述,两者的信息具有一定的对应关系,研究表明,从APT文件到机器人RAPID指令的转换是可行的。 第四章研究了机器人离线编程中的关键技术。根据APT刀轨文件所提供的信息,研究了切削加工时确定机器人末端位姿、轴配置参数、坐标变换及刀具补偿的方法,并提出了机器人切削加工轨迹仿真时直线和圆弧的插补算法。 第五章介绍了工业机器人切削加工离线编程的实现及实验验证。根据提出的机器人RAPID指令转换算法,设计了合理的数据结构,利用Visual C++和OpenGL开发了IRB6600型机器人切削加工离线编程软件,主要包括代码转换模块和机器人运动学仿真模块,同时研究了机器人切削加工轨迹的位姿校正方法,最后结合锯齿蒙皮加工实例验证了本文提出的离线编程方法和各功能模块的正确性。 第六章对本文的工作进行了回顾与总结,并对下一步工作提出了一些初步的设想。


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