机器人打磨轮毂离线编程的研究

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1、校代码：10255学号：2150647机器人打磨轮毂离线编程的研究RESEARCHONOFFLINEPROGRAMMINGOFROBOTGRINGINGWHEEL作者姓名：张耀专业名称：机械工程导师姓名：丁彩红答辩日期：2018年5月东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注徐江教授答辩委员会主席同济大学彭倚天教授答辩委员会委员东华大学戴惠良副教授答辩委员会委员东华大学陈入领副教授答辩委员会委员东华大学邹鲲副研究员答辩委员会委员东华大学邓吉楠讲师答辩委员会秘书东华大学东华大学学位论文原

2、创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容实现，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大

3、学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文摘要机器人打磨轮毂离线编程的研究摘要随着机器人应用范围的扩大，机器人领域也得到了更深入的研究。离线编程技术作为机器人发展的新方向克服了传统在线示教工作方式的诸多缺点，其研究越来越得到重视。另外，随着制造业向智能化方向的发展，也要求出现与之匹配的智能化编程方式。为研

4、究出一种能够简单、高效的对工业机器人进行自动编程的方法，本文以机器人打磨汽车轮毂为研究对象，将轮毂CAD模型转变为点云模型进行研究，在获取点云文件并对其预处理之后，利用点云坐标信息直接计算出机器人末端位姿，以提高机器人末端运动的精确度，同时也改变了传统机器人示教编程的工作方式，降低了对编程人员的要求。本文主要在以下几个方面进行了研究。首先，利用Soildworks完成轮毂的三维实体建模，并通过逆向工程软件Geomagic将三维模型转为点云坐标数据库文件。完成点云数据库的搭建之后，对数据库中坐标进行排序，并

5、根据轮毂的对称性对坐标点数量进行缩减简化，然后提出基于八叉树模型的点云拓扑结构建立方法，并运用此方法对轮毂点云进行邻域搜索实验。其次，为达到较好的曲面拟合效果，对已经建立好拓扑结构的轮毂点云，采用不同的多项式函数进行曲面拟合并求解出点云的法向量，然后基于点云法向量提取出具有轮毂棱边特征的点云。I东华大学硕士学位论文摘要最后，根据提取到的轮毂棱边点云以及这些点的邻域点坐标，利用机器人齐次变换法中的D-H模型表示出机器人末端执行器位姿，然后在VB环境下设计人机界面进行数据整合，按机器人编程语言语法规则编译出机

6、器人可执行的程序。本论文创新性的成果有：为提高点云的处理效率，提出基于八叉树编码的点云邻域搜索算法，运用此方法进行点云邻域搜索实验，该方法还可以运用到逆向工程对海量点云的处理；提出了基于法向量提取点云中棱边特征点云的方法，并以轮毂点云为例进行了棱边特征点云的提取实验；提出了对角线旋转法，由点云坐标计算机器人末端执行器的位姿参数，将该方法应用到了机器人离线编程中。本文提出一种输入CAD模型将其变为点云坐标文件，在获得点云文件的基础上，运用点云坐标值计算出机器人末端执行器工作时的位姿参数，最后将位姿参数编译成

7、机器人可识别的程序并输出给实机执行的新思路，经过实验验证了该思路的可行性。关键词：离线编程；点云；法向量信息；棱边提取；轨迹姿态II东华大学硕士学位论文摘要RESEARCHONOFFLINEPROGRAMMINGOFROBOTGRINGINGWHEELABSTRACTWiththeexpansionofrobotapplication,thefieldofrobothasbeenfurtherstudied.Off-lineprogrammingtechnology,asanewdirectionofro

8、botdevelopment,overcomesmanyshortcomingsoftraditionalonlineteachingmethods,anditsresearchhasbeenpaidmoreandmoreattention.Inaddition,withthedevelopmentofmanufacturingindustrytothedirectionofintelligence,thereisalsoan