施釉机器人虚拟示教技术的研究

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1、中图分类号：TP391.9论文编号：HBLG2016-080UDC：密级：公开硕士学位论文施釉机器人虚拟示教技术的研究作者姓名：崔建国学科名称：机械工程研究方向：机器人技术学习单位：华北理工大学学制:2.5年提交日期:2015年11月27日申请学位类别：工学硕士导师姓名：李占贤教授单位：华北理工大学机械工程学院论文评阅人：黄金凤副教授单位：华北理工大学论文评阅人：陈锦江副教授单位：燕山大学论文答辩日期：2016年02月27日答辩委员会主席：王兆申研究员关键词：施釉机器人；虚拟示教系统；OpenGL；人机交互；运动仿真唐山

2、华北理工大学2016年3月TheResearchoftheControlTechnologyonVirtualTeachingGlazingRobotDissertationSubmittedtoNorthChinaUniversityofScienceandTechnologyinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceinEngineeringbyCuiJianguo(MechanicalEngineering)Supervisor

3、:ProfessorLiZhanxianMarch,2016独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得华北理工大学以外其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。论文作者签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本人完全了解华北理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：已获学位的研究生必须按学校规定提

4、交学位论文，学校有权保留、送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以将学位论文的全部或部分内容采用影印、缩印或编入有关数据库进行公开、检索和交流。作者和导师同意论文公开及网上交流的时间：自授予学位之日起□自年月日起作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要摘要施釉机器人可以代替施釉工人进行作业，可以提高陶瓷产品的质量，已经被广泛应用到陶瓷制品的生产过程中。因此开发出适合施釉机器人示教的虚拟示教方法具有重要意义。针对施釉机器人进行虚拟示教技术的研究，在仿真环境中利用虚拟实现技术，对机器人进行虚拟示教并

5、完成复杂轨迹的规划。使操作人员可以在离线状态下进行示教操作和过程再现，以及完成加工代码的转换。根据运动学原理建立机器人本体的数学模型，并通过齐次坐标变换完成坐标值在坐标系间的映射，最后推导出机器人运动学正解的关系方程。此方程可作为示教软件研发的理论依据。根据虚拟示教的特点，在VS2010的开发环境下，利用标准图形接口OpenGL，并使用C语言进行示教系统的开发和三维虚拟模型的建立。示教者可根据陶坯模型的外部轮廓，完成整体的轨迹规划。应用GLUT实用工具库完成包括显示器像素、虚拟环境的灯光、观察角度、环境漫游等三维环境的设

6、置。同时应用GLUI界面库开发出符合示教特点的控制界面。根据施釉机器人本体的结构特点、工作空间绘制三维模型，并且建立示教辅助平面，配合虚拟示教的输入设备，实现人与计算机的交互操作。最终，开发出符合五自由度施釉机器人工作特点的虚拟示教系统，并且针对机器人的示教过程。开发出多种示教模式，可最大程度满足不同陶坯工件的示教要求，并完成适用于使用鼠标进行交互操作的计算方法。虚拟施釉机器人可以完成符合运动学规律的交互运动、多种模式并行示教，能够最大程度满足施釉工艺的要求。规划好的路径利用虚拟实现技术投射在显示器上，经过软件的运动仿真

7、，将示教结果再次展现出来，从而证明示教系统的可行性和计算方法的正确性。图46幅；表2个；参45篇。关键词：施釉机器人；虚拟示教系统；OpenGL；人机交互；运动仿真分类号：TP391.9-I-华北理工大学硕士学位论文AbstractGlazingrobotwidelyusedintheproductionofceramicproductsreplacesglazingworkers,whichimprovesthequalityoftheceramicproducts.Therefore,itisofgreatsigni

8、ficancetodevelopsuitablemethodsforvirtualteaching.Inresearchanddevelopmentofvirtualteachingfortherobot,virtualimplementationtechnologyisappliedinsimulationenvi