基于VR的工業(yè)機(jī)器人任務(wù)仿真與實(shí)時(shí)監(jiān)控研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）技術(shù)具有很好的交互性和沉浸感，將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于工業(yè)機(jī)器人的路徑規(guī)劃，不僅可以發(fā)揮在線示教路徑規(guī)劃方式的現(xiàn)場(chǎng)操作、貼近實(shí)際的優(yōu)勢(shì)，還可以將離線編程路徑規(guī)劃方式的高效、可重復(fù)編程、操作安全性高和可進(jìn)行復(fù)雜路徑規(guī)劃等優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，從而形成更加高效和簡(jiǎn)捷的工業(yè)機(jī)器人路徑規(guī)劃方法。將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于監(jiān)控工業(yè)機(jī)器人的工作狀態(tài)，可以實(shí)時(shí)、同步地顯示工業(yè)機(jī)器人的位姿和各關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度等工作數(shù)據(jù)，有效

2、彌補(bǔ)當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人視頻監(jiān)控的只有影像資料而缺少工作數(shù)據(jù)的不足，從而達(dá)到全面和實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)器人工作狀態(tài)的目的;可以在顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)將工作數(shù)據(jù)資料保存，為檢查工業(yè)機(jī)器人工作狀態(tài)和進(jìn)行故障診斷提供參考，從而有利于加快故障排除速度，提高生產(chǎn)效率。為此，本文主要進(jìn)行了兩方面研究，一方面是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于工業(yè)機(jī)器人的路徑規(guī)劃，另一方面是將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于工業(yè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
　　為實(shí)現(xiàn)上述目的，本文主要進(jìn)行了以下的工作:
　　(1)本

3、文運(yùn)用開源3D動(dòng)畫制作軟件Blender建立虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境和用作虛擬現(xiàn)實(shí)引擎，選擇KUKA-KR16工業(yè)機(jī)器人作為研究平臺(tái)，使用SolidWorks對(duì)其進(jìn)行建模并將零件模型導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中，在虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中對(duì)零件模型進(jìn)行了設(shè)置和添加了骨頭，最終得到了導(dǎo)入到虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的、綁定了骨骼的KUKAKR16工業(yè)機(jī)器人模型。
　　(2)本文使用3D打印技術(shù)打印了示教模型，并使用旋轉(zhuǎn)電位器作為示教機(jī)器人模型的關(guān)節(jié)，利用關(guān)節(jié)處的電位器轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)

4、生轉(zhuǎn)角信息。
　　(3)本文使用Arduino控制器讀取來(lái)自示教機(jī)器人模型的角度信息并進(jìn)行A\D轉(zhuǎn)換，將角度數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)給虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中去。
　　(4)本文編寫了Blender控制端的Python控制腳本，通過(guò)串口程序pySerial讀取來(lái)自Arduino的角度數(shù)據(jù)并依照角度數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中機(jī)器人模型跟隨示教模型同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中工業(yè)機(jī)器人模型的控制，并且使用機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)進(jìn)行了路徑規(guī)劃的實(shí)驗(yàn)，然后將工

5、業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的角度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)并保存。
　　(5)本文將旋轉(zhuǎn)電位器綁定到機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)的關(guān)節(jié)處，通過(guò)機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)電位器做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并產(chǎn)生角度信息，驅(qū)動(dòng)虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的機(jī)器人模型做同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)顯示并存儲(chǔ)工作過(guò)程中的角度信息，并且使用機(jī)器人教學(xué)平臺(tái)的第3關(guān)節(jié)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。
　　最后，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本研究實(shí)現(xiàn)了在Blender虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境下對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的控制和監(jiān)控的目標(biāo)，顯示并存儲(chǔ)了可用于路徑規(guī)劃的角