基于OpenGL的工业机器人相贯线运动仿真.doc

基于OpenGL的工业机器人相贯线运动仿真 一 106一 机械设计与制造 MachineryDesignamp;Manufa,,cture 第5期 2005年5月 文章编号:1001—3997(2005)05—0106—02 基于OpenGL的工业机器人相贯线运动仿真 葛建兵翟雪琴(河南工业大学,郑州450052) 郝矿荣(东华大学,上海200051) MovementsimulationsofjntemectionIineofthestereoscopicsurfaceAbout anindustryrobotbasedontheOpenGL GEJian—bing,ZHAIXue—qin(HenanPolyfechnolgyUniversity,,Zhedngzhou450052,China) . .o...o?o 中图分类号:TP242.2文献标识码:A 在石油,锅炉等行业中相贯线的焊接十分普遍,人工焊接 质量不能保证,而用机器手进行焊接,不但焊接质量高,而且外 观光滑.但其相贯线的确定有一定的难度.本文以RV12L6R机 器人为例,论述了其模型的建立过程和运动求逆的注意问题,在 Opengl环境中对相贯线焊接运动进行了仿真. 1机器人数学模型建立 RV12L6R焊接机器人为德国莱斯机器人公司开发研制, 能进行弧焊操作.RV12L6R机器人的杆件结构如图1所示. 根据Denavit—Hartenberg法建立各杆件的A矩阵如下: fAI=Rot(go,01)Trans(0,,0,aI)Rot(札9o.) lA2=Rot(司,)Trans(a2,0,0) }A3=Rot(动,)Rot(:,90.)(1) lA4=Rot(句,e,)Trans(0,0,a4)Rot(4,90.) lA5=Rot(,)Rot(,90.) A6=Rot(,巩)Trans(0,0,瓯) ★来稿Et期:2004—09—26教育部留学归国基金项目 图1RVI2L机器人杆件结构图 2运动学逆解 已知机械手末端的姿态求各关节变量,这就是运动学的逆 问题.何以用横滚,俯仰和偏转角表示运动姿态,对于旋转次序 规定如下: RPY(,0,)=Rot()Rot(0)R() 最后可以用(2)式的来表示机械手末端的姿态 (2)用同一程序,同 一 尺寸的刀具,利用刀 具半径补偿,可进行粗 精加工.如图5所示,刀 具半径为r,精加工余量 为△.粗加工时,输入刀 具直径D=2(r+△),则 加工出虚线轮廓;精加 工时,有同一程序,同一 图5利用刀具半径补偿进行粗精加工 Fig,.5Rough—finishcutusesofcutting toolradioscompensation (a)PI粗加工刀心轨迹(b1精加工刀心轨迹 刀具,但输入刀具直径D=2,,则加工出实线轮廓. 参考文献 1北京发那科机电有限公司.BEEU1NG—FANuCSees0一MI操作说明 书.北京发那科机电有限公司,2002. 2劳动和社会保障部中国就业培训技术指导中心.加工中心操作工. 中国劳动社会保障出版社,2001. 3刘雄伟.数控机床操作与编程培训教程.北京机械工业出版社, 2O01. ,.o.o.o. 第5期葛建兵等:基于OpenGL的工业机器人相贯线运动仿真—.107—. , c6coCd,SOamp;O—s(bstl,jC6SOC~b+s(bPx, s ceamp;p ㈣soc~,-c+ SO}(2)\一c尸:f10001f 其中s=sin(),CO=COS(),以下相同.依次联乘(I)各项得 到式(3) A=A1A2A3A4A5A6 ,k0z 0, m0r OO op a7Pr mp| Ol (3) 上式的右边n为法线矢量,0为方向矢量,o为接近矢量, P为位置矢量,令(2)=(3)可求得各关节变量,求解过程参见 文献(3),注意这里由于机械手逆解存在多解,根据机器人运动 仿真的结果,在求逆时选择了关节变量3(angle[2])=atan(s2,c2) 一.在运动学逆问题解决之后,还需要对机械手相贯线运动姿态 进行描述. 3相贯线姿态描述及运动仿真 3.1机械手姿态描述 机械手在作相贯线运动时的位置描述如图1所示,高小圆 柱半径为r,大圆柱半径为尺,则相贯线上点A(,y,:)为: rx=rcos6~ 为 『rcosO1 A的齐次坐标为lrsin0lL √ji7J 0为ZoA面与轴夹角 建立机械手坐标系,轴垂直于,与共面参见图2 (请标示此图中的所有符号).用图解法求与的夹角,AB 为过A点与大圆柱相切并且与Z相交于D的直线,CD为BD 在YOZ面的投影,a为A1与y夹角,如图3. 图2机械手坐标系图3计算辅助图 OD=R;OC=;OB=丽OC SlllCOSaaSln rsin0=R