一種機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及方法，在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中導(dǎo)入機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人及其工裝的三維模型，對提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化，提取路徑點，生成機(jī)器人運動軌跡，之后進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，根據(jù)機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測結(jié)果，按照已經(jīng)給出的定義修改路徑點形成在新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)并操作系統(tǒng)上顯示，得到可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件，與機(jī)器人通訊，將機(jī)器人可執(zhí)行文件導(dǎo)入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制；本發(fā)明公開的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及方法，其能夠有效簡化操作、提高機(jī)器人編程工作效率。
【專利說明】
一種機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，更具體的涉及一種機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，工業(yè)機(jī)器人的運動輸入和控制方式主要有三種:[0003 ] —是示教再現(xiàn)，包括“示教”和“再現(xiàn)”兩個階段。在示教階段，通過某種方式對機(jī)器人的期望運動預(yù)演一遍，將機(jī)器人的一些關(guān)鍵路徑點的位置和姿態(tài)存儲和記憶下來;示教完畢后，在再現(xiàn)階段，機(jī)器人對記憶的路徑點進(jìn)行插補(bǔ)，依次運動到各路徑點。而示教又有三種方式:1)最常見的是采用示教盒，即操作員操縱示教盒發(fā)送指令，驅(qū)動機(jī)器人到一系列預(yù)期的位置。這種示教方式常用于機(jī)器人焊接和搬運等路徑較簡單的作業(yè)。2)第二種示教方式是拖拉式，即操作員直接握持機(jī)器人末端或者通過腕部力傳感器拖動機(jī)器人到期望的位置。噴涂機(jī)器人一般可以直接拖拉進(jìn)行示教，但大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人由于只有運動控制而沒有力控制，因此不能直接拖拉。但如果在末端安裝六維力傳感器，基于力傳感信息進(jìn)行運動控制也可能實現(xiàn)間接拖動，進(jìn)行示教。3)第三種示教方式是間接拖拉式，借助運動映射或其他輔助設(shè)備(包括與受控機(jī)器人具有相同構(gòu)型、自由度和尺寸的示教裝備)，對機(jī)器人進(jìn)行拖拽或引導(dǎo)性示教。操作員操縱該輔助性的示教裝備按期望軌跡運動，并記憶其路徑點， 最后將示教運動映射為機(jī)器人的運動。相比于基于示教盒的點動示教，拖拉式示教使用更方便，更容易達(dá)到復(fù)雜的位姿，適應(yīng)性更強(qiáng)，可用于噴涂等作業(yè)?？傊?，示教再現(xiàn)的控制方式需要操作員親臨現(xiàn)場，在現(xiàn)場進(jìn)行，占用資源，效率較低，工作強(qiáng)度大，精度不高，而且有人身危險。借助于外圍設(shè)備時還增加成本。
[0004]第二種運動輸入和控制方式是類似于數(shù)控編程的機(jī)器人編程，即采用機(jī)器人的語言，將機(jī)器人的作業(yè)按照腳本的形式進(jìn)行編制。這種方式不直觀，需要反復(fù)修正，因而效率不尚。
[0005]第三種運動輸入和控制方式是離線編程，建立機(jī)器人仿真系統(tǒng)，對機(jī)器人運動路徑進(jìn)行離線規(guī)劃。這種方式脫機(jī)進(jìn)行，無需到現(xiàn)場，因而效率較高，適應(yīng)性和靈活性強(qiáng)。
[0006]中國發(fā)明專利“機(jī)器人離線示教方法”(公開號CN102004485A)，公布了一種通過計算機(jī)實現(xiàn)機(jī)器人離線編程的方法。該方法在計算機(jī)中建立三維模型，并由虛擬工具示教點間的插補(bǔ)點生成運動軌跡，該發(fā)明的虛擬示教點為設(shè)定方式，必須手動設(shè)定示教點處的位置和姿態(tài)，因此需要花費大量的時間來獲取示教點數(shù)據(jù)，另外示教得到的姿態(tài)只是肉眼辨識，一般不是最佳的姿態(tài)數(shù)據(jù)，面對復(fù)雜的曲面路徑規(guī)劃，如激光焊接、噴涂、打磨等工業(yè)應(yīng)用，此方法正面臨被淘汰。
[0007]中國發(fā)明專利申請“基于三維建模軟件實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人離線編程的方法”(公開號 CN103085072A)，公布了一種基于三維建模軟件實現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人離線編程的方法，其方法是在三維建模軟件環(huán)境下，獲取空間線條數(shù)據(jù)和三維模型的空間矩陣數(shù)據(jù)，建立機(jī)器人運動軌跡和幾何數(shù)學(xué)模型，實現(xiàn)虛擬機(jī)器人運動控制系統(tǒng)的離線編程。該方法的實現(xiàn)存在以下不足:1)需要輸入空間曲線和機(jī)器人控制的數(shù)據(jù)，缺乏借助三維建模軟件本身的功能實現(xiàn)軌跡自主繪制、模型自主建模及虛擬仿真控制系統(tǒng)虛擬搭建的功能，對所規(guī)劃路徑有一定局限性，不能快速驗證路徑的可行性；2)在曲線路徑點離散中，通過指定數(shù)量點的方式獲取，難以保證曲線離散的精度;3)路徑點的姿態(tài)缺乏融合周圍實體的信息;4)缺少位姿可視化功能和路徑點自主修正功能;5)缺乏機(jī)器人型號的多樣性，沒有實時通訊連接功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種能夠自動規(guī)劃生成運動路徑并進(jìn)行驗證的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及其機(jī)器人離線編程方法。
[0009]本發(fā)明提供的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，包括:
[0010]用于設(shè)定機(jī)器人運動學(xué)約束條件的約束條件設(shè)定模塊；
[0011]用于獲取機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型和機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息的獲取模塊；
[0012]以及用于構(gòu)建機(jī)器人三維虛擬環(huán)境的帶有操作系統(tǒng)的終端;并且在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中導(dǎo)入機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人及其工裝的三維模型，對提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化，提取路徑點，生成機(jī)器人運動軌跡，之后進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，根據(jù)機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測結(jié)果，按照已經(jīng)給出的定義修改路徑點形成在新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)并操作系統(tǒng)上顯示，得到可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件，與機(jī)器人通訊，將機(jī)器人可執(zhí)行文件導(dǎo)入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制。
[0013]優(yōu)選的，所述獲取模塊包括三維實體建模軟件的API接口，所述機(jī)器人三維虛擬環(huán)境采用三維實體建模軟件的API接口函數(shù)，實現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的三維建模。[〇〇14]優(yōu)選的，所述三維實體建模軟件中包括基本圖元模型，所述基本圖元模型包括直線、圓弧、貝塞爾曲線和樣條曲線四種基本圖元及其關(guān)聯(lián)實體；
[0015]從獲取模塊中，三維實體建模軟件的API接口函數(shù)提取機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息，通過生成基本圖元模型和自動選擇生成運動軌跡，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將上述的基本圖元模型和運動軌跡轉(zhuǎn)化到機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中再進(jìn)行后續(xù)的曲線離散化，并提取路徑點。
[0016]優(yōu)選的，所述位姿信息通過提取的路徑點上建立的笛卡爾坐標(biāo)系，以三維坐標(biāo)軸的形式直觀的在終端上顯示為具有位置和姿態(tài)的帶有路徑的離散點。
[0017]優(yōu)選的，在進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測時，將所述的離散點和機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人及其工裝的三維模型在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中進(jìn)行碰撞檢測得到機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)，若碰撞，則自動修改路徑點形成新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)，若不碰撞，則保留原機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)作為新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)。
[0018]優(yōu)選的，根據(jù)所述新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)求解機(jī)器人正逆運動，并轉(zhuǎn)換成機(jī)器人的目標(biāo)控制程序和數(shù)據(jù)，生成機(jī)器人可執(zhí)行文件。
[0019]另外，本發(fā)明還提供相應(yīng)的一種機(jī)器人離線編程方法，步驟如下:
[0020]S1、設(shè)定機(jī)器人運動學(xué)約束條件；獲取機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型;獲取機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息；
[0021]S2、構(gòu)建機(jī)器人三維虛擬環(huán)境；
[0022]S3、將步驟SI中設(shè)定的機(jī)器人運動學(xué)約束條件、獲取的機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型、獲取的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息載入機(jī)器人三維虛擬環(huán)境；
[0023]S4、將提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化處理，得到路徑點，并在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中生成機(jī)器人運動軌跡；
[0024]S5、根據(jù)機(jī)器人運動軌跡進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，系統(tǒng)自動判斷是否產(chǎn)生干涉；
[0025]若是，則進(jìn)入步驟S6;
[0026]若否，則進(jìn)入步驟S7;
[0027]S6、按照事先給出的定義修改路徑點重新生成機(jī)器人運動軌跡，然后返回步驟S5;
[0028]S7、顯示并判斷機(jī)器人運動軌跡的可行性，若不可行則進(jìn)行人工操作修改，若可行則生成可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件；
[0029]S8、與機(jī)器人通訊，將機(jī)器人可執(zhí)行文件導(dǎo)入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制。
[0030]本發(fā)明提供的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及其相應(yīng)的機(jī)器人離線編程方法，通過在終端的操作系統(tǒng)中構(gòu)建機(jī)器人三維虛擬環(huán)境并且在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中導(dǎo)入機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人及其工裝的三維模型，對提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化，提取路徑點，生成機(jī)器人運動軌跡，按照已經(jīng)給出的定義修改路徑點形成最佳姿態(tài)并在操作系統(tǒng)上顯示，之后進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，得到可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件，與機(jī)器人通訊，將運動代碼導(dǎo)入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制。通過本發(fā)明的方案能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人復(fù)雜運動曲線路徑的自動編程和仿真檢測，并導(dǎo)出機(jī)器人運動代碼實現(xiàn)全程自動化的機(jī)器人運動控制，具有操作簡單、工作效率高的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成框圖；
[0033]圖3為本發(fā)明系統(tǒng)的機(jī)器人三維虛擬環(huán)境示意圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明方案作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0035]本發(fā)明提供了一種機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，包括:
[0036]用于設(shè)定機(jī)器人運動學(xué)約束條件的約束條件設(shè)定模塊；
[0037]用于獲取機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型和機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息的獲取模塊；
[0038]以及用于構(gòu)建機(jī)器人三維虛擬環(huán)境的帶有操作系統(tǒng)的終端；
[0039]系統(tǒng)的具體工作流程是在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中導(dǎo)入機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人及其工裝的三維模型，對提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化，提取路徑點，生成機(jī)器人運動軌跡，之后進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，根據(jù)機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測結(jié)果，按照已經(jīng)給出的定義修改路徑點形成在新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)并操作系統(tǒng)上顯示，得到可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件，與機(jī)器人通訊，將機(jī)器人可執(zhí)行文件導(dǎo)入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制。
[0040]較優(yōu)的，所述獲取模塊包括三維實體建模軟件的API接口，所述機(jī)器人三維虛擬環(huán)境采用三維實體建模軟件的API接口函數(shù)，實現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的三維建模。具體來說，就是利用三維實體建模軟件的API接口函數(shù)，實現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的三維建模，包括機(jī)器人本體、作業(yè)對象、周邊環(huán)境的設(shè)計與布置及其幾何模型圖形處理，作業(yè)路徑的定義和修改，物體輪廓提取，實現(xiàn)虛擬仿真環(huán)境與實際工作環(huán)境的匹配。這樣可以直接使用現(xiàn)有的成熟軟件直接套用在系統(tǒng)中，大大提高了系統(tǒng)的兼容性和穩(wěn)定性，便于用戶維護(hù)和替換。
[0041]其中，較優(yōu)的，所述三維實體建模軟件中包括基本圖元模型，所述基本圖元模型包括直線、圓弧、貝塞爾曲線和樣條曲線四種基本圖元及其關(guān)聯(lián)實體;從獲取模塊中，三維實體建模軟件的API接口函數(shù)提取機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息，通過生成基本圖元模型和自動選擇生成運動軌跡，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將上述的基本圖元模型和運動軌跡轉(zhuǎn)化到機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中再進(jìn)行后續(xù)的曲線離散化，并提取路徑點。該具體實施例中，使用相關(guān)圖元建模，基本上能夠滿足絕大多數(shù)復(fù)雜軌跡的生成要求，另外，由于后續(xù)是采用離散化曲線的方式進(jìn)行模擬仿真和碰撞測試，所以對整個系統(tǒng)的配置要求大大降低，同時，由于運算的簡化，系統(tǒng)的處理效率大大提高，并且可以根據(jù)系統(tǒng)配置的高低選取離散點的選取密度，使其可以適應(yīng)各種模擬環(huán)境。
[0042]較優(yōu)的，所述位姿信息通過提取的路徑點上建立的笛卡爾坐標(biāo)系，以三維坐標(biāo)軸的形式直觀的在終端上顯示為具有位置和姿態(tài)的帶有路徑的離散點。這樣就實現(xiàn)了運動路徑的可視化，并便于后續(xù)操作。
[0043]其中，較優(yōu)的，在進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測時，將所述的離散點和機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人及其工裝的三維模型在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中進(jìn)行碰撞檢測得到機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)，若碰撞，則自動修改路徑點形成新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)，若不碰撞，則保留原機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)作為新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)。
[0044]其中，較優(yōu)的，根據(jù)所述新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)求解機(jī)器人正逆運動，并轉(zhuǎn)換成機(jī)器人的目標(biāo)控制程序和數(shù)據(jù)，生成機(jī)器人可執(zhí)行文件。
[0045]本發(fā)明還提供對應(yīng)的一種機(jī)器人離線編程方法，步驟如下:
[0046]S1、設(shè)定機(jī)器人運動學(xué)約束條件;獲取機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型;獲取機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息；
[0047]S2、構(gòu)建機(jī)器人三維虛擬環(huán)境；
[0048]S3、將步驟SI中設(shè)定的機(jī)器人運動學(xué)約束條件、獲取的機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型、獲取的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息載入機(jī)器人三維虛擬環(huán)境；
[0049]S4、將提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化處理，得到路徑點，并在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中生成機(jī)器人運動軌跡；
[0050]S5、根據(jù)機(jī)器人運動軌跡進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，系統(tǒng)自動判斷是否產(chǎn)生干涉；
[0051 ]若是，則進(jìn)入步驟S6;
[0052]若否，則進(jìn)入步驟S7;
[0053]S6、按照事先給出的定義修改路徑點重新生成機(jī)器人運動軌跡，然后返回步驟S5;
[0054]S7、顯示并判斷機(jī)器人運動軌跡的可行性，若不可行則進(jìn)行人工操作修改，若可行則生成可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件；
[0055]S8、與機(jī)器人通訊，將機(jī)器人可執(zhí)行文件導(dǎo)入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制。
[0056]另外，該方法的【具體實施方式】可以基于三維實體造型軟件SolidWorks實現(xiàn)，即三維實體建模軟件可以采用SolidWorks，具體運行流程如下:
[0057]1.在三維建模軟件SolidWorks中建立完整的機(jī)器人和工件模型(可從外部導(dǎo)入)，定義機(jī)器人與工件的相對位置關(guān)系及機(jī)器人工作空間約束；
[0058]2.利用圖元提取功能在工件模型上選擇焊縫軌跡，完成作業(yè)路徑的定義；
[0059]3.提取運動路徑圖元和關(guān)聯(lián)實體的信息，顯示在顯示區(qū)中；
[0060]4.利用SolidWorks的API函數(shù)獲取路徑點的位姿信息，借助數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，將路徑點的位姿信息轉(zhuǎn)化到機(jī)器人工作空間中；
[0061]5.使用機(jī)器人仿真模塊，將離散的路徑點信息導(dǎo)入仿真控制系統(tǒng)中，對任務(wù)規(guī)劃和路徑規(guī)劃的結(jié)果進(jìn)行三維圖形運動仿真，模擬整個作業(yè)的完成情況；
[0062]6.使用位姿調(diào)整模塊修改所需的各個路徑點的位置和姿態(tài)，以符合機(jī)器人作業(yè)姿態(tài)要求，使機(jī)器人運動性能最優(yōu)化及能耗最少；
[0063]7.利用顯示功能將各路徑點的位姿信息表達(dá)出來，顯示直觀，易于修改；
[0064]8.利用后置處理模塊，將正確的作業(yè)程序轉(zhuǎn)換成目標(biāo)機(jī)器人的控制程序和數(shù)據(jù)，生成特定機(jī)器人可執(zhí)行文件，輸入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)對機(jī)器人的精確控制。
[0065]以上對本發(fā)明所提供的一種機(jī)器人離線編程系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，其特征在于，包括:用于設(shè)定機(jī)器人運動學(xué)約束條件的約束條件設(shè)定模塊；用于獲取機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型和機(jī)器人運動路徑圖元及其位 姿信息的獲取模塊；以及用于構(gòu)建機(jī)器人三維虛擬環(huán)境的帶有操作系統(tǒng)的終端;并且在機(jī)器人三維虛擬環(huán) 境中導(dǎo)入機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人及其工裝的三維模 型，對提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化，提取路徑點，生成機(jī)器 人運動軌跡，之后進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，根據(jù)機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測結(jié)果， 按照已經(jīng)給出的定義修改路徑點形成在新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)并操作系統(tǒng)上顯示，得 到可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件，與機(jī)器人通訊，將機(jī)器人可執(zhí)行文件導(dǎo)入機(jī)器人 控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制。2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取模塊包括三維實體 建模軟件的API接口，所述機(jī)器人三維虛擬環(huán)境采用三維實體建模軟件的API接口函數(shù)，實 現(xiàn)機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的三維建模。3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，其特征在于，所述三維實體建模軟件中包括基本圖元模型，所述基本圖元模型包括直線、圓弧、貝塞 爾曲線和樣條曲線四種基本圖元及其關(guān)聯(lián)實體；從獲取模塊中，三維實體建模軟件的API接口函數(shù)提取機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿 信息，通過生成基本圖元模型和自動選擇生成運動軌跡，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，將上述的基本圖元 模型和運動軌跡轉(zhuǎn)化到機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中再進(jìn)行后續(xù)的曲線離散化，并提取路徑點。4.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，其特征在于，所述位姿信息通過提取的路 徑點上建立的笛卡爾坐標(biāo)系，以三維坐標(biāo)軸的形式直觀的在終端上顯示為具有位置和姿態(tài) 的帶有路徑的離散點。5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，其特征在于，在進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰 撞檢測時，將所述的離散點和機(jī)器人運動學(xué)約束條件、機(jī)器人工作對象的三維模型、機(jī)器人 及其工裝的三維模型在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中進(jìn)行碰撞檢測得到機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)， 若碰撞，則自動修改路徑點形成新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)，若不碰撞，則保留原機(jī)器人運 動軌跡和姿態(tài)作為新的機(jī)器人運動軌跡和姿態(tài)。6.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)所述新的機(jī)器人運動軌 跡和姿態(tài)求解機(jī)器人正逆運動，并轉(zhuǎn)換成機(jī)器人的目標(biāo)控制程序和數(shù)據(jù)，生成機(jī)器人可執(zhí) 行文件。7.—種機(jī)器人離線編程方法，其特征在于，步驟如下:S1、設(shè)定機(jī)器人運動學(xué)約束條件;獲取機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其工裝三維模型;獲 取機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息；S2、構(gòu)建機(jī)器人三維虛擬環(huán)境；S3、將步驟S1中設(shè)定的機(jī)器人運動學(xué)約束條件、獲取的機(jī)器人工作對象和機(jī)器人及其 工裝三維模型、獲取的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息載入機(jī)器人三維虛擬環(huán)境；S4、將提取到的機(jī)器人運動路徑圖元及其位姿信息進(jìn)行曲線離散化處理，得到路徑點， 并在機(jī)器人三維虛擬環(huán)境中生成機(jī)器人運動軌跡；S5、根據(jù)機(jī)器人運動軌跡進(jìn)行機(jī)器人運動仿真和碰撞檢測，系統(tǒng)自動判斷是否產(chǎn)生干 涉；若是，則進(jìn)入步驟S6;若否，則進(jìn)入步驟S7;S6、按照事先給出的定義修改路徑點重新生成機(jī)器人運動軌跡，然后返回步驟S5;S7、顯示并判斷機(jī)器人運動軌跡的可行性，若不可行則進(jìn)行人工操作修改，若可行則生 成可行性結(jié)果并生成機(jī)器人可執(zhí)行文件；S8、與機(jī)器人通訊，將機(jī)器人可執(zhí)行文件導(dǎo)入機(jī)器人控制器，實現(xiàn)機(jī)器人運動控制。
【文檔編號】G06F17/50GK105945942SQ201610211196
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月5日
【發(fā)明人】管貽生, 吳鴻敏, 鄧華健, 畢志強(qiáng), 張宏
【申請人】廣東工業(yè)大學(xué), 佛山博文機(jī)器人自動化科技有限公司