機(jī)器人離線編程系統(tǒng)模塊化平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段已經(jīng)產(chǎn)生了大量對(duì)機(jī)器人離線編程技術(shù)的研究，例如針對(duì)噴涂離線編程系統(tǒng)，水切割離線編程和焊接離線編程系統(tǒng)等，并且有些已經(jīng)可以進(jìn)入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用。許多國(guó)內(nèi)研究者開(kāi)發(fā)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的方法都是在CAD軟件基礎(chǔ)上作二次開(kāi)發(fā)。由于缺乏一個(gè)能夠?yàn)殚_(kāi)發(fā)者提供最基本、最通用功能的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)平臺(tái)，國(guó)內(nèi)研究者選擇在昂貴的CAD軟件上，針對(duì)具體工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)離線編程軟件。這種開(kāi)發(fā)方法不僅需要開(kāi)發(fā)者具備較為全面的機(jī)器人知識(shí)，而且CAD軟件本身

2、的局限性導(dǎo)致了在進(jìn)行后續(xù)開(kāi)發(fā)時(shí)受到諸多限制。因此，本文開(kāi)發(fā)了一款模塊化、可擴(kuò)展的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，使得用戶(hù)可以在此平臺(tái)基礎(chǔ)上，專(zhuān)注于對(duì)所需工業(yè)應(yīng)用相關(guān)功能的開(kāi)發(fā)或擴(kuò)展。
　　為實(shí)現(xiàn)上述可擴(kuò)展機(jī)器人離線編程系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)，首先，本文分析了兩種結(jié)構(gòu)靈活，可擴(kuò)展性強(qiáng)的軟件架構(gòu)，并比較其各自的優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)離線編程軟件的具體需求，確定了以插件式系統(tǒng)作為軟件整體結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。在利用Qt開(kāi)發(fā)框架中的插件機(jī)制實(shí)現(xiàn)軟件插件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用觀察

3、者模式，避免模塊或者插件間的直接相互調(diào)用，降低模塊間耦合性，減輕插件間的互依賴(lài)性。
　　接下來(lái)，本文將整個(gè)離線編程系統(tǒng)分割為幾個(gè)最基本的核心模塊，分別以插件的形式實(shí)現(xiàn)各個(gè)核心模塊。主要模塊有三維顯示、虛擬示教器、虛擬控制器和作業(yè)下載等。結(jié)合OpenGL和VRML實(shí)現(xiàn)機(jī)器人模型的三維顯示;以真實(shí)示教器為背景，增加透明按鈕作為虛擬示教器;通過(guò)封裝與真實(shí)機(jī)器人控制器中完全一樣的算法，實(shí)現(xiàn)虛擬控制器;作業(yè)下載模塊利用機(jī)器人控制器提供的接口

4、，實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)生成的機(jī)器人作業(yè)下載至真實(shí)機(jī)器人控制器當(dāng)中。通過(guò)這些插件模塊的相互協(xié)作，完成離線編程。
　　當(dāng)前，有多種機(jī)器人語(yǔ)言出現(xiàn)在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景中，為了增強(qiáng)軟件的通用性，本文將機(jī)器人語(yǔ)言解釋器實(shí)現(xiàn)為單獨(dú)模塊，使得用戶(hù)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行替換。具體以INFORMⅢ機(jī)器人語(yǔ)言作為系統(tǒng)默認(rèn)編程語(yǔ)言，并且選擇了其常用的指令集開(kāi)發(fā)了機(jī)器人語(yǔ)言解釋器。整個(gè)機(jī)器人語(yǔ)言解釋器分為詞法解析器和語(yǔ)法解析器，通過(guò)取送詞法單元完成機(jī)器人作業(yè)文件的解析

5、。分析INFORMⅢ機(jī)器人語(yǔ)法，并給出其對(duì)應(yīng)的文法表示。以文法作為規(guī)則輸入，利用Flex&Bison生成工具實(shí)現(xiàn)詞法分析器和語(yǔ)法分析器。
　　最后，本文以實(shí)驗(yàn)室里的ER-16機(jī)器人為仿真對(duì)象，在自主開(kāi)發(fā)的機(jī)器人離線編程系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)上，利用虛擬示教器進(jìn)行虛擬示教并編寫(xiě)出對(duì)應(yīng)機(jī)器人作業(yè)文件。在進(jìn)行仿真驗(yàn)證之后，將系統(tǒng)生成的作業(yè)文件下載至真實(shí)機(jī)器人控制器中，驗(yàn)證離線編程系統(tǒng)基本功能的有效性。并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)室多機(jī)器人和控制器兩個(gè)方向的科研需