论文摘要
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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致谢摘要ABSTRACT目录第一章 绪论1.1 工业机器人概述1.2 工业机器人在切削加工中的应用1.3 国内外机器人离线编程技术发展现状1.4 工业机器人离线编程技术1.5 本文研究意义及主要研究内容1.5.1 本文研究意义1.5.2 本文主要研究内容第二章 机器人运动学基础理论2.1 机器人运动学概述2.2 机器人位姿的几何描述2.2.1 位置描述2.2.2 方位描述2.3 机器人运动学正、反解2.3.1 机器人关节位姿2.3.2 IRB6600型工业机器人及其特性、结构参数2.3.3 IRB6600型工业机器人运动学正解2.3.4 IRB6600型工业机器人运动学反解2.4 IRB6600型工业机器人轴配置参数2.5 本章小结第三章 切削加工指令转换可行性研究3.1 APT刀位文件分析3.1.1 APT语言3.1.2 APT刀位源文件3.2 IRB6600型工业机器人坐标系3.3 IRB6600型工业机器人RAPID编程3.3.1 RAPID编程语言的数据类型3.3.2 RAPID编程语言的特点3.4 指令转换可行性分析3.4.1 运动指令3.4.2 速度指令3.5 本章小结第四章 离线编程关键技术研究4.1 机器人运动轨迹生成技术4.1.1 机器人运动轨迹控制点4.1.2 轴配置参数的确定4.2 坐标变换及刀具补偿技术4.2.1 坐标变换4.2.2 刀具补偿4.3 机器人RAPID指令生成4.3.1 APT刀位源文件格式校验4.3.2 指令转换4.4 运动轨迹可视化表达方法4.4.1 轨迹插补4.4.2 运动轨迹可视化表达4.5 本章小结第五章 工业机器人切削加工离线编程系统及应用5.1 离线编程软件体系结构5.2 离线编程代码转换模块5.2.1 代码转换中的数据结构5.2.2 代码转换模块程序流程设计5.3 机器人加工轨迹仿真5.3.1 OpenGL概述5.3.2 机器人加工轨迹仿真5.4 机器人加工轨迹位姿校正5.4.1 测点布局5.4.2 跟踪测量方案5.4.3 加工轨迹位姿校正5.5 锯齿蒙皮加工实验验证5.5.1 锯齿蒙皮加工刀位源文件的生成5.5.2 锯齿蒙皮加工RAPID代码生成5.5.3 锯齿蒙皮加工轨迹仿真及验证5.5.4 锯齿蒙皮加工实验5.6 本章小结第六章 结论及展望6.1 结论6.2 未来展望参考文献附录1 R=500mm圆弧轨迹仿真程序附录2 机器人可行解求解程序简历
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