数控加工机器人的仿真技术研究

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自动化数控加工是工业制造的基础,对工业化生产起着重要作用。随着工业机器人的应用日趋广泛,工业机器人作为特殊的数控机床已经进入了数控加工生产领域。本文以工业机器人在数控加工的应用为研究对象,对相关算法进行研究,提出改进的算法,并结合仿真技术,进行仿真加工。  在建立机器人仿真模型方面,应用3维建模软件设计出数控加工机器人的各杆件并保存,然后通过VC++代码编程读取文件在界面显示杆件模型;在末端轨迹控制方面,通过对数控加工机器人轨迹的位姿特性和曲线插补算法的深入研究,结合数控加工机器人的正逆运动学,完成了数控加工机器人的空间直线和圆弧的插补。  在机器人数控加工方面,开发了工业机器人数控加工专用的后置处理器。通过研究ProE/CAM的刀位文件,提取刀位文件中的刀位数据和工艺参数,结合机器人的结构参数,通过坐标系的转换,把刀位数据转换成数控加工机器人的可执行数控代码。这种方法可以提高数控加工机器人的作业效率。  在数控加工机器人碰撞检测方面,为了提高检测效率,把碰撞检测分为粗检测和精检测。利用包围盒干涉进行粗检测,三角面干涉检测为精检测。通过对传统的包围盒进行研究,提出了一种基于AABB-OBB改进的包围盒碰撞检测方法。首先,在基于各自的坐标系下,建立每个机械臂模型的AABB包围盒,并且对机械臂模型全部三角面进行编号;其次,把在包围盒内的模型三角形序号存放在叶子节点的一个数组里;再次,计算包围盒之间的相对位置和姿态,将包围盒位姿转换到基坐标系下的位姿,利用OBB包围盒的分离轴理论进行碰撞检测。最后,在改进的包围盒的干涉检测后,利用模型的三角面片进行精检测。仿真结果显示改进的检测算法提高了约13%的检测速度。  在上述的算法研究上,通过VC++6.0编程,采用模块化实现方法,开发了数控加工机器人的仿真软件,实现了工业机器人在数控加工方面的应用。
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