[发明专利]基于三维建模软件实现工业机器人离线编程的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种实现工业机器人离线编程的方法。

背景技术

随着劳动力成本的不断提高，工业机器人应用也越来越普及；常规机器人应用编程为人工示教方式，但在一些特殊场合，如现场环境非常恶劣、加工精度要求非常高、激光焊接或切割、喷涂、喷釉、打磨或其他对空间曲线路径有要求的，人工示教已无法满足应用需求，需要一种非在线编程技术，即离线编程技术。工业机器人离线编程技术作为工业机器人应用中一项关键性技术，已渐趋成熟。

中国发明专利申请《机器人离线示教方法》（公开号 CN102004485A），公布了一种通过计算机实现机器人离线编程的方法，该方法在计算机中建立三维模型，并生成轨迹，然后生成机器人运动轨迹。该方法包括：以彼此间隔的方法设定多个虚拟示教点，以便示教附接到虚拟空间生产线中的虚拟机器人上的虚拟工具的运动路径和姿态。设定虚拟工具在一部分虚拟示教点上的姿态，其中所述一部分虚拟示教点分别至少包括起始点和终止点。在所述一部分虚拟示教点之间执行插值操作，以便从起始点到终点顺次地连接所述一部分虚拟示教点，并且使虚拟工具在所述一部分虚拟示数点分别采取设定的姿态。在执行插值操作过程中，每隔预定的间隔将虚拟工具的位置和姿态存储为插值操作点。对于每个不包括所述一部分虚拟示教点的其它虚拟示教点，选择任何满足预定选择标准的所存储的插值操作点。对于每个其它虚拟示教点，读取所选择的插值操作点的姿态数据，并将所读取的姿态数据存储为所述其它虚拟示教点的姿态数据。该发明提出的一种优化方案是：所述预定选择标准为位于距其它虚拟示数点最小距离处的插值操作点。作为根据本发明的预定选择标准，可以设定位于距其它虚拟示教点最小距离处的插值操作点。

该方法存在一下缺陷：虚拟示教点为设定方式，必须手动设定示教点处的位置和姿态，而示教数据包括大量示教点，因此需要很长时间来产生示教数据。虚拟示教点的姿态数据为读取选定点的数据，不能选择最佳姿态数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于三维建模软件实现工业机器人离线编程的方法，使用支持COM/OLE等三维建模软件API接口在三维建模环境中建立虚拟机器人本体和控制系统，分析和处理生成的、导入的或用户绘制的空间线条数据，生成机器人运行轨迹，模拟实际机器人运行，并转换和生成实际机器人控制器可执行的程序文件，导入实际机器人控制器，使实际机器人按照指定空间轨迹精确运行，实现工业机器人的离线编程。

本发明方法包含以下步骤：

1、数据输入：数据输入的第一部分是空间曲线数据（曲线的三维坐标数据X,Y,Z）和机器人控制数据，该部分为离线编程的原始数据，可由导入或拷贝现有曲线模型、手动绘制空间曲线、手动运动虚拟机器人获取工具末端参数等方法输入；数据输入的第二部分是机器人模型数据和工件模型数据。

2、数据交换和处理：主要处理第1步骤输入数据和三维环境交互数据；对于第一步骤输入数据中的空间曲线，通过COM/OLE等API接口获取空间曲线数据，该数据至少包括起点和终点，比如空间直线，至少有起点三维坐标和终点三维坐标；对于机器人控制数据，获取机器人关节角度值，运用机器人正运动学计算获取机器人工具末端点数据；这些数据存储在曲线处理数据结构内，等待下一步处理。

3、曲线离散化处理：该步骤主要处理由第2步骤获取的空间曲线数据，通过获取空间曲线特征点数据建立方程，比如直线的起点和终点坐标分别为                                                和，其中、、为起点的坐标，、、为终点的坐标；则其空间方程为

根据输入数据配置要求将空间曲线离散为指定数量的点，并获取到所有点的数据信息；比如上述直线方程设定的离散点数为k，对于其中第i点的坐标为：

这些点的信息存储在曲线数据结构中。

4、轨迹生成：根据第3步骤获取到空间曲线离散后的点的数据信息，生成机器人运动轨迹；