[发明专利]基于平板电脑的焊接机器人离线编程系统及其离线编程方法

摘要

本发明公开了一种基于平板电脑的焊接机器人离线编程系统，包括系统建模模块、运动学仿真模块、轨迹规划模块、自动编程模块、状态检测模块和通信模块。本发明还公开了离线编程系统的离线编程方法。本发明相较于传统的在线示教编程系统，采用基于Linux操作系统，具有人性化的操作界面；可控性极强的编辑能力，容易优化各个轴的运动；模拟实际工作环境，支持机器人弧焊、点焊等焊接功能；特有的离线和仿真技术有利于优化程序，编制好的程序能直接通过无线网络被机器人读取采用，减少现场验证等待时间，减少出错及不必要的风险；成本低廉，容易被广大用户接受；操作简便、示教效果好。

主权项

1.一种离线编程方法，其特征在于：包括以下的步骤：步骤1：基于平板电脑，通过用户界面进行程序编写，将编写好的程序导入到离线编程系统中或者将可用程序直接导入到离线编程系统中；步骤2：根据实际情况利用系统建模模块搭建焊接机器人和环境的三维模型，为模拟焊接机器人的实际作业过程做准备；步骤3：自动编程模块对步骤1中导入的程序进行语法检查：如果编译出现错误，则提示用户进行编辑和修改；否则，则通过内部函数将程序转化为运动指令和运动的位置信息；步骤4：运动指令生成后，利用轨迹规划模块计算出预期的运动轨迹，然后通过运动学仿真模块对焊接机器人进行运动学仿真；步骤5：在运动学仿真的过程中，利用状态检测模块对焊接机器人进行运动状态的监测和碰撞的检测，判断焊接机器人是否发生碰撞或者超过硬极限：如果发生碰撞或者超过硬极限，那么进入用户界面再次进行程序的编辑和修改；否则，则继续进行运动学仿真；步骤6：判断运动学仿真后的结果是否满足作业需求：如果不满足，则进入用户界面再次进行程序的编辑和修改；否则，把程序转化为实际的焊接机器人可识别的程序，通过通信模块将实际的焊接机器人可识别的程序传输至控制柜中，控制实际机器人的运动作业；所述方法应用于基于平板电脑的焊接机器人离线编程系统，包括系统建模模块、运动学仿真模块、轨迹规划模块、自动编程模块、状态检测模块和通信模块，其中：系统建模模块：采用三维几何模型搭建虚拟环境，模拟焊接机器人的实际作业过程；运动学仿真模块：仿真内容包括给定关节变量求解焊接机器人末端执行件位姿的运动学正解、给定工具坐标系所期望的位姿求解该位姿的关节变量的运动学逆解以及变位机和导轨的协同控制运动；轨迹规划模块：根据作业任务的要求，计算出预期的运动轨迹，确定焊接机器人和变位机在运动过程中的位移、速度和加速度，同时避免焊接机器人位姿出现奇异点的情况；自动编程模块：包括离线编程系统的指令集，用于路径规划算法的添加和实现、程序的仿真运行、系统的状态实时监测和错误预警；状态检测模块：用于对焊接机器人进行碰撞检测，避免发生焊接机器人碰撞的重大错误，并对焊接机器人运动时各关节角度是否超过限位、各关节角度和加速度的范围是否符合要求进行实时监测；通信模块：采用平板电脑通过无线网络将编写好的程序传输至控制柜，控制焊接机器人的实际运动。