[发明专利]一种机器人离线编程的构建方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三维设计软件环境下的工业机器人离线编程的构建方法。

背景技术

目前，机器人编程主要有在线示教编程和离线编程两种方式，在线示教编程为绝大多数工业机器人所采用。在线示教编程要求机器人执行新的作业任务时需停机示教，造成现场生产线停工的同时还可能使编程人员身处危险的现场坏境中。离线编程方式可以实现在远离工作现场的情况下完成机器人编程作业，实现运动仿真等一系列功能，大幅提高编程工作效率。国内外研究人员在离线编程方面做了大量研究。其中Kuka，ABB，FANUC等知名专业机器人生产厂家都有自己的一套成熟的仿真软件，可离线编程。还有的公司机器人项目组也在离线编程方面取得一定进展，可对机器人生产过程仿真，有的可读出任务曲线作业点并生成程序。还有的机器人离线编程系统，实现了工业机器人对二维图形的离线编程仿真功能。但目前绝大多数的离线编程模式都不能将可视化三维仿真环境与精确地编程方式相结合。

发明内容

本发明人认为随着三维绘图软件功能日趋强大，完全可以胜任创建工业机器人及其工作环境模型的任务，在三维软件环境下完成机器人的离线编程仿真将是实现可视化离线编程简捷有效的途径。

本发明提供涉及一种基于三维设计软件的机器人离线编程建立方法。其具体特征：在三维软件环境下对工业机器人及其工作环境进行三维实体建模，利用三维软件提供的VC++二次开发向导Swizard．SWX，完成机器人离线编程系统的开发。

本发明技术方案是：离线编程系统的工作模式及组成：1.三维建模。在Solidworks环境下建立机器人及其工作环境三维仿真模型；2.任务点选取。根据实际任务轨迹要求选取机器人任务点；3.调用离线编程系统。由莱单栏调用此系统，通过位姿计算模块及逆运动学计算模块完成任务点的位姿计算及各轴输入角度的计算；4.生成作业程序及离线仿真。

本发明涉及一种基于三维设计软件环境下的机器人离线编程建立方法。主要是应用SolldworKs API二次开发函数及Vc++编程语言，开发了Solldwork8环境下运行的工业机器人离线编程系统，实现了FANUC M-9001A／2000型工业机器人位姿坐标计算、机器人逆运算及作业程序自动生成等功能。经过与RoboSulde仿真结果对比证明，该离线编程系统稳定可靠。

具体实施方式

本发明技术架构主要按以下步骤实施：

1.对机器人及其工作环境建模：FUNAC机器人在国内工业自动化领域有着广泛的应用，本文以自动化生产线中物料搬运常用的FANUC M-900iA／2000型机器人为对象，建立机器人及其工作环境联线控制模型，以此为基础进行离线编程系统的设计研发方法。

（1） 机器人三维模型的绘制及装配：通过对机器人结构及技术参数的研究，绘制机器人零部件模型，按照既定装配关系组成装配体。三维建模时，为保证离线编程系统的运行效率，在保留机器人所有关键特征及尺寸的前提下，尽量简化模型结构。将J1轴J2轴复杂的曲面以简单的平面模型代替。将五轴回转机构简化成“C”字形结构等。完成机器人各零件的装配后，对各相对运动关节正确定义运动角属性，即确定“配合”中各转动副的转动范围。保证各关节在允许的范围内可自由运动；

（2） 机器人与工作坏境关系的建立：离线编程结果精度的高低，很大程度上取决于机器人及其工作环境的正确建模及精确的工作位置关系。本发明技术方案,系统架构，首先确认机器人与工作环境的位置关系，即机器人底座中心(基座坐标系原点O0)与工作中心(板料中心)的距离关系。其次规划机器人的工作任务，确定机器人在两工位间经过的关键位置，即准确确定机器人的任务点，建立机器人工作环境及工作状态。机器人将板料从一侧工作台移动到另一侧，与初始位置相比第六轴关节坐标系O6相对于基座坐标系O0绕X0轴旋转180度，其余轴相对于基座坐标系O0均为平行移动。

2.建构Solidworks环境下的离线编程模块:Solidworks具有超强建模功能和方便的二次开发接口，通过OLE／COM技术提供强大的二次开发接口API，这些接口包含数百个函数，为二次开发提供强有力的支持。可以用VB，Visual C++和其他支持OLE的开发语言接口调用其API函数情1。本发明利用Visual C++通过对对象属性的设置和方法的调用对Solidworks进行二次开发，将开发的模块以DLL插件文件的形式实现与Solidworks无缝衔接；