本文關(guān)鍵詞：施釉機(jī)器人虛擬示教技術(shù)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：施釉機(jī)器人可以代替施釉工人進(jìn)行作業(yè),可以提高陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量,已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到陶瓷制品的生產(chǎn)過程中。因此開發(fā)出適合施釉機(jī)器人示教的虛擬示教方法具有重要意義。針對施釉機(jī)器人進(jìn)行虛擬示教技術(shù)的研究,在仿真環(huán)境中利用虛擬實現(xiàn)技術(shù),對機(jī)器人進(jìn)行虛擬示教并完成復(fù)雜軌跡的規(guī)劃。使操作人員可以在離線狀態(tài)下進(jìn)行示教操作和過程再現(xiàn),以及完成加工代碼的轉(zhuǎn)換。根據(jù)運動學(xué)原理建立機(jī)器人本體的數(shù)學(xué)模型,并通過齊次坐標(biāo)變換完成坐標(biāo)值在坐標(biāo)系間的映射,最后推導(dǎo)出機(jī)器人運動學(xué)正解的關(guān)系方程。此方程可作為示教軟件研發(fā)的理論依據(jù)。根據(jù)虛擬示教的特點,在VS2010的開發(fā)環(huán)境下,利用標(biāo)準(zhǔn)圖形接口Open GL,并使用C語言進(jìn)行示教系統(tǒng)的開發(fā)和三維虛擬模型的建立。示教者可根據(jù)陶坯模型的外部輪廓,完成整體的軌跡規(guī)劃。應(yīng)用GLUT實用工具庫完成包括顯示器像素、虛擬環(huán)境的燈光、觀察角度、環(huán)境漫游等三維環(huán)境的設(shè)置。同時應(yīng)用GLUI界面庫開發(fā)出符合示教特點的控制界面。根據(jù)施釉機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)特點、工作空間繪制三維模型,并且建立示教輔助平面,配合虛擬示教的輸入設(shè)備,實現(xiàn)人與計算機(jī)的交互操作。最終,開發(fā)出符合五自由度施釉機(jī)器人工作特點的虛擬示教系統(tǒng),并且針對機(jī)器人的示教過程。開發(fā)出多種示教模式,可最大程度滿足不同陶坯工件的示教要求,并完成適用于使用鼠標(biāo)進(jìn)行交互操作的計算方法。虛擬施釉機(jī)器人可以完成符合運動學(xué)規(guī)律的交互運動、多種模式并行示教,能夠最大程度滿足施釉工藝的要求。規(guī)劃好的路徑利用虛擬實現(xiàn)技術(shù)投射在顯示器上,經(jīng)過軟件的運動仿真,將示教結(jié)果再次展現(xiàn)出來,從而證明示教系統(tǒng)的可行性和計算方法的正確性。
【關(guān)鍵詞】：施釉機(jī)器人 虛擬示教系統(tǒng) OpenGL 人機(jī)交互 運動仿真
【學(xué)位授予單位】：華北理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 引言9-10
• 第1章 緒論10-17
• 1.1 機(jī)器人在施釉過程中的應(yīng)用10-14
• 1.1.1 陶瓷施釉技術(shù)概述10
• 1.1.2 施釉機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展10-14
• 1.2 虛擬示教技術(shù)的應(yīng)用14-16
• 1.2.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)的定義15
• 1.2.2 虛擬示教技術(shù)的發(fā)展15-16
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容16-17
• 第2章 施釉機(jī)器人的運動學(xué)分析17-25
• 2.1 機(jī)器人的位姿17-21
• 2.1.1 機(jī)器人位置的描述17
• 2.1.2 機(jī)器人姿態(tài)的描述17-18
• 2.1.3 齊次坐標(biāo)變換18-19
• 2.1.4 構(gòu)建機(jī)器人坐標(biāo)系19-21
• 2.2 施釉機(jī)器人運動學(xué)正解21-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第3章 施釉機(jī)器人示教系統(tǒng)的總體設(shè)計25-33
• 3.1 示教系統(tǒng)的基本構(gòu)成25-26
• 3.2 示教系統(tǒng)軟件的設(shè)計26-31
• 3.2.1 機(jī)器人幾何建模模塊26-27
• 3.2.2 虛擬示教輸入裝置27-28
• 3.2.3 計算模塊28-29
• 3.2.4 機(jī)器人軌跡規(guī)劃模塊29-30
• 3.2.5 三維圖形仿真模塊30-31
• 3.2.6 界面模塊31
• 3.3 本章小結(jié)31-33
• 第4章 基于OpenGL的示教仿真軟件33-45
• 4.1 基于OpenGL的程序33-34
• 4.1.1 OpenGL及相關(guān)庫33-34
• 4.1.2 OpenGL程序開發(fā)34
• 4.2 OpenGL三維圖形繪制基礎(chǔ)34-37
• 4.2.1 OpenGL圖元34-35
• 4.2.2 OpenGL的三維圖形繪制流程35
• 4.2.3 模型變換35-36
• 4.2.4 視點設(shè)置36
• 4.2.5 投影變換36-37
• 4.3 基于OpenGL程序的建立37-43
• 4.3.1 施釉機(jī)器人模型的建立38-39
• 4.3.2 三維模型的建立39
• 4.3.3 施釉機(jī)器人的層次建模39-41
• 4.3.4 場景漫游41-43
• 4.4 本章小結(jié)43-45
• 第5章 施釉過程仿真及其實現(xiàn)45-62
• 5.1 人機(jī)交互45-50
• 5.1.1 輔助平面的建立45-46
• 5.1.2 屏幕坐標(biāo)與世界坐標(biāo)的映射46-47
• 5.1.3 示教臂的拾取47
• 5.1.4 對可旋轉(zhuǎn)輔助平面的操作47-48
• 5.1.5 機(jī)械臂的拖動計算48-50
• 5.1.6 實驗結(jié)果50
• 5.2 基于多種坐標(biāo)系的路徑規(guī)劃方式50-53
• 5.2.1 工件的圓柱坐標(biāo)系51-52
• 5.2.2 工件的球面坐標(biāo)系52-53
• 5.2.3 工件的笛卡爾坐標(biāo)系53
• 5.3 示教再現(xiàn)53-61
• 5.3.1 復(fù)合式組合示教54-55
• 5.3.2 路徑與速度55-56
• 5.3.3 采點方式與插補(bǔ)56-59
• 5.3.4 仿真動畫59-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 導(dǎo)師簡介67-68
• 作者簡介68-69
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集69

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本文編號：275638