機器人離線編程系統(tǒng)模塊化平臺的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、國內(nèi)現(xiàn)階段已經(jīng)產(chǎn)生了大量對機器人離線編程技術(shù)的研究，例如針對噴涂離線編程系統(tǒng)，水切割離線編程和焊接離線編程系統(tǒng)等，并且有些已經(jīng)可以進入實際生產(chǎn)應(yīng)用。許多國內(nèi)研究者開發(fā)機器人離線編程系統(tǒng)的方法都是在CAD軟件基礎(chǔ)上作二次開發(fā)。由于缺乏一個能夠為開發(fā)者提供最基本、最通用功能的機器人離線編程系統(tǒng)平臺，國內(nèi)研究者選擇在昂貴的CAD軟件上，針對具體工業(yè)應(yīng)用開發(fā)對應(yīng)離線編程軟件。這種開發(fā)方法不僅需要開發(fā)者具備較為全面的機器人知識，而且CAD軟件本身

2、的局限性導(dǎo)致了在進行后續(xù)開發(fā)時受到諸多限制。因此，本文開發(fā)了一款模塊化、可擴展的機器人離線編程系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺，使得用戶可以在此平臺基礎(chǔ)上，專注于對所需工業(yè)應(yīng)用相關(guān)功能的開發(fā)或擴展。
　　為實現(xiàn)上述可擴展機器人離線編程系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺，首先，本文分析了兩種結(jié)構(gòu)靈活，可擴展性強的軟件架構(gòu)，并比較其各自的優(yōu)缺點。針對離線編程軟件的具體需求，確定了以插件式系統(tǒng)作為軟件整體結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。在利用Qt開發(fā)框架中的插件機制實現(xiàn)軟件插件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用觀察

3、者模式，避免模塊或者插件間的直接相互調(diào)用，降低模塊間耦合性，減輕插件間的互依賴性。
　　接下來，本文將整個離線編程系統(tǒng)分割為幾個最基本的核心模塊，分別以插件的形式實現(xiàn)各個核心模塊。主要模塊有三維顯示、虛擬示教器、虛擬控制器和作業(yè)下載等。結(jié)合OpenGL和VRML實現(xiàn)機器人模型的三維顯示;以真實示教器為背景，增加透明按鈕作為虛擬示教器;通過封裝與真實機器人控制器中完全一樣的算法，實現(xiàn)虛擬控制器;作業(yè)下載模塊利用機器人控制器提供的接口

4、，實現(xiàn)將系統(tǒng)生成的機器人作業(yè)下載至真實機器人控制器當(dāng)中。通過這些插件模塊的相互協(xié)作，完成離線編程。
　　當(dāng)前，有多種機器人語言出現(xiàn)在實際工業(yè)應(yīng)用場景中，為了增強軟件的通用性，本文將機器人語言解釋器實現(xiàn)為單獨模塊，使得用戶可以根據(jù)實際情況進行替換。具體以INFORMⅢ機器人語言作為系統(tǒng)默認編程語言，并且選擇了其常用的指令集開發(fā)了機器人語言解釋器。整個機器人語言解釋器分為詞法解析器和語法解析器，通過取送詞法單元完成機器人作業(yè)文件的解析

5、。分析INFORMⅢ機器人語法，并給出其對應(yīng)的文法表示。以文法作為規(guī)則輸入，利用Flex&Bison生成工具實現(xiàn)詞法分析器和語法分析器。
　　最后，本文以實驗室里的ER-16機器人為仿真對象，在自主開發(fā)的機器人離線編程系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺上，利用虛擬示教器進行虛擬示教并編寫出對應(yīng)機器人作業(yè)文件。在進行仿真驗證之后，將系統(tǒng)生成的作業(yè)文件下載至真實機器人控制器中，驗證離線編程系統(tǒng)基本功能的有效性。并且根據(jù)實驗室多機器人和控制器兩個方向的科研需