面向復(fù)雜形體表面操作的工業(yè)機器人路徑規(guī)劃與仿真研究.pdf

1、隨著社會用工成本不斷上升，工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛。在工業(yè)機器人的生產(chǎn)作業(yè)中，其面向的被加工對象也越來越復(fù)雜。因而，研究復(fù)雜形體表面的機器人作業(yè)方法，對提升我國工業(yè)機器人加工技術(shù)具有重要意義。本文針對復(fù)雜形體表面作業(yè)，提出了工業(yè)機器人路徑規(guī)劃與仿真方法。首先，對給定的復(fù)雜形體，利用人機交互勾繪和特征提取技術(shù)，并結(jié)合位姿數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化和屬性操作，快速完成工業(yè)機器人任務(wù)路徑的設(shè)計。其次，通過構(gòu)建模型的自適應(yīng)層次包圍盒，并根據(jù)機械臂結(jié)構(gòu)和非接觸角

2、分析，實現(xiàn)工業(yè)機器人的快速碰撞檢測。再次，利用遺傳算法規(guī)劃形體表面路徑加工的序列，并通過碰撞檢測模型篩選出非碰撞作業(yè)路徑。最后，通過工業(yè)機器人仿真系統(tǒng)驗證了本文研究成果的可行性。本文主要研究內(nèi)容如下:
　　研究了復(fù)雜形體表面機器人作業(yè)任務(wù)路徑快速構(gòu)建技術(shù)。通過形體表面交互和點間切割操作，快速構(gòu)建與形體表面緊密貼合的幾何路徑;針對難以精確勾繪的模型邊界，通過幾何和拓撲關(guān)系提取特征邊，并對于特征邊序列化，從而完成形體邊界的幾何路徑快速

3、構(gòu)建;對構(gòu)建的幾何路徑進行機器人任務(wù)路徑的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、變換和補償?shù)炔僮?，并設(shè)置任務(wù)路徑關(guān)鍵工藝參數(shù)，進而完成機器人任務(wù)路徑的快速構(gòu)建;最后，通過仿真實驗驗證了方法的可行性。
　　研究了復(fù)雜形體表面路徑機器人作業(yè)仿真碰撞檢測技術(shù)。針對工業(yè)機器人作業(yè)仿真碰撞檢測問題，本文避開了傳統(tǒng)構(gòu)建繁雜的層次包圍盒方法，通過復(fù)雜形體表面路徑機器人作業(yè)仿真，探究了基于AOAAE復(fù)雜形體表面路徑機器人作業(yè)的碰撞檢測，加快了碰撞檢測的速度;本文基于機械臂的

4、特征分析，利用大臂運動范圍的廣泛性，提出機械臂非接觸角的概念，并利用機械臂的結(jié)構(gòu)與非接觸角，分析了機械臂自相交碰撞檢測，改善了碰撞檢測的實時性。
　　研究了基于遺傳算法的形體表面復(fù)雜路徑規(guī)劃技術(shù)。本文以映射形體表面點陣作為優(yōu)化目標點，通過對目標點初始參數(shù)和遺傳算子設(shè)計，完成形體表面點陣序列規(guī)劃;建立了形體表面曲線的簡化模型，并結(jié)合貪心法思想，確定相鄰路徑的連接點的位置，給出了不規(guī)則形體表面多路徑加工序列的方法;在上述方法的基礎(chǔ)上，