[发明专利]基于Python的桌面级机器人离线编程仿真系统

说明书

一种基于Python的桌面级机器人离线编程仿真系统，包括用户交互模块、模型管理模块、运动轨迹规划模块、离线编程模块、机器人仿真与后置处理器模块、机器人运动模块；用户交互模块通过向模型管理模块，运动轨迹规划模块，离线编程模块发送控制指令，给仿真与后置处理器模块提供所需的全部数据；机器人运动模块根据仿真与后置处理器模块发送的控制命令来实现相应操作；首先通过用户交互模块激活模型管理模块，并导入桌面机器人3D模型，运动轨迹规划模块根据加工需要，规划运动轨迹。离线编程模块把规划的运动轨迹转化为Python编程语言，仿真与控制模块完成运动仿真并通过后置处理器生成机器人可执行代码，输出给机器人运动模块。

技术领域

本发明涉及一种机器人离线编程系统，尤其是一种基于Python的桌面级机器人离线编程仿真系统。

背景技术

伴随着工业现代化的快速发展，机器人技术作为体现工业自动化水平和智能化程度的重要标杆，得到了人们日益的关注。其中，机器人操作臂离线编程仿真系统结合计算机图形学、语言学和机器人技术，很好地解决了传统示教编程的不足，有效保证了生产的产品质量、提高劳动生产率和改善工作环境。

在机器人编程领域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环境中。相对于传统的在线示教编程的方法，离线编程具有以下优点：(1)减少实体机器人的占用时间，可以并发处理多个作业人任务，从而提高生产率，易于实现柔性生产；(2)结合计算机图形学技术和机器人编程语言，对于复杂的运动进行描述和编程，并进行高精度的仿真，可以实现复杂运动规划和运动参数的优化；(3)对机器人的轨迹规划等算法进行验证，并及早将运行过程中可能出现的问题通过仿真暴露出来，可以防止作业过程中实体机器人因为操作失当造成的损坏；(4)相对于示教编程，机器人控制程序可以无需改动或者少量的改动就可以从一个型号的机器人移植到另外一个机器人上，从而进行相同的作业任务，另外一个方面采用文本的编程方式，也很方便地进行程序的修改和编辑；(5)离线仿真编辑可以很方便地与智能控制算法相结合，提高机器人作业的质量和稳定性；(6)通过编程仿真，生产者可以根据实际的作业环境和生产需求测试不同类型的机器人及其运行的效果，从而为机器人的选型提供有效的依据。

目前，对于离线编程仿真技术的研究内容较少，其主要是为大型工业机器人企业生产的机器人开发离线编程仿真系统，而面向桌面级机器人的离线编程仿真系统鲜有涉及。王晓琪,孙恺等提出的QT开发喷涂机器人的离线编程仿真系统(王晓琪,孙恺.QT开发喷涂机器人的离线编程仿真系统[J].煤矿机械,2016,37(02):188-190.)，开发了用于工业机器人的离线编程仿真系统，但该系统未提及轨迹优化，对机器人的兼容性较差，人机交互性较弱，同时对桌面级机器人不适用。印松,童梁,陈竞新,陈学能等提出的基于SolidWorks的机器人离线示教方法(印松,童梁,陈竞新,陈学能.基于SolidWorks的机器人离线示教方法[J].上海电机学院学报,2012,15(02):111-114.)借助了SolidWorks强大的3D仿真，实现了离线示教方法，但其开发接口不适用于桌面级机器人，同时对机器人末端执行器的运行轨迹也未做相应优化。

发明内容

为克服现有技术的上述问题，提出一种基于Python的桌面级机器人离线编程仿真系统。

首先该系统具有较好的用户交互界面，让技术人员原本枯燥乏味的离线编程操作充满人性化和新鲜感。其包含的机器人运行参数显示区，方便操作人员实时了解机器人运行情况并能对实际运行状况做出及时改进。添加的仿真与后置处理器模块能对运动规划曲线进行仿真，并直接通过后置处理器程序把仿真结果输出给机器人执行机构，大幅度提高机器人的加工效率，缩短了工程师的项目研发周期；基于Python的系统框架为开发用于桌面级机器人离线编程系统提供了接口支持。

本发明为解决现有技术问题所采取的技术方案是：