基于OCCT的工业机器人离线编程与仿真系统研究

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1、工程硕士学位论文基于OCCT的工业机器人离线编程与仿真系统研究作者姓名张志飞工程领域机械工程校内指导教师王念峰教授校外指导教师张燕浩高工所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2018年1月ResearchonIndustrialRobotOff-lineProgrammingandSimulationSystemBasedonOCCTADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangZhifeiSupervisor：Prof.WangNianfengSouthChinaUnivers

2、ityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP242.2学校代号：10561学号：201521002379华南理工大学硕士学位论文基于OCCT的工业机器人仿真与离线编程系统研究作者姓名：张志飞指导教师姓名、职称：王念峰教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：产品研发工程设计应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：数字化设计与制造论文提交日期：2018年1月3日论文答辩日期：2018年3月12日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：陈雪梅委员：张宪民王念峰陈忠黄沿江

3、摘要机器人作为一种自动化可编程设备，被越来越广泛的应用于实际生产中。机器人的广泛应用，也对机器人编程技术提出了更高的要求。离线编程和仿真技术，可以有效降低机器人编程难度，提高编程效率。本文以研发一套工业机器人离线编程和仿真系统软件为目标，对其中的若干关键技术做了研究。本文基于三维建模引擎OCCT，搭建了仿真软件平台，实现了图形可视化及交互、三维模型文件读写、配置文件及机器人离线程序文件读写等功能。建立工作站对象来管理部件、机器人、机械装置以及机器人程序等资源。研究了大量模型间的碰撞检测问题，提出了手动选择模型配对和自动选择模型配对两种检测策略。并

4、在机器人运动学和碰撞检测基础上实现了机器人运动仿真。之后，研究了三维模型修正问题，实现了对模型位姿的修正。求解了工业机器人的工作空间。以可操作度作为灵活性指标，求出了机器人的高性能区域。分析了工业机器人的奇异位形分布以及回避奇异的方法。研究了工业机器人路径规划问题，基于三维模型表面特征边和特征面信息，规划出作业路径，分析了笛卡尔空间路径到关节空间路径的转化问题。研究了通用工件布置优化问题，综合考虑可达性、无碰撞性、灵活性及平稳性四个指标，建立起向量形式的目标函数，并采用NSGA-II算法来处理这一多目标优化问题。对焊接应用中传感器检测路径和焊接路

5、径分别进行规划。分析了加入变位机后的协调运动学计算问题。研究了生成机器人离线焊接程序的方法，并对多段焊缝的焊接顺序做了规划。最后选择三种类型的工件，进行焊接实验。关键词：OCCT；碰撞检测；工作空间；高性能区域；工件布置优化；IAbstractAsanautomaticprogrammabledevice,robotismoreandmorewidelyusedinproduction.Thewideapplicationoftherobotalsoputsforwardhigherrequirementsfortherobotprogrammi

6、ngtechnology.Thetechnologyofoff-lineprogrammingandsimulationcaneffectivelyreducethedifficultyofrobotprogrammingandimprovetheefficiencyofprogramming.Thispaperaimsatdevelopingasetofoff-lineprogrammingandsimulationsoftwareforindustrialrobots,andstudiessomeofthekeytechnologies.Ba

7、sedonthe3DmodelingengineOCCT,webuiltthesimulationsoftwareplatform,developedthefunctionsofgraphicvisualizationandinteraction,3Dmodelfilereadingandwriting,configurationfileandrobotprogramfilereadingandwriting.Setupworkstationtomanageresourcessuchasparts,robots,mechanicaldevices

8、,androbotprograms.Theproblemofcollisiondetectionbetweenalargenumbero