摘要：随着中国经济的日益发展,对高速铁路运输有了新的要求。高质量的钢轨是高速铁路发展的关键,而人工作业及低...随着中国经济的日益发展,对高速铁路运输有了新的要求。高质量的钢轨是高速铁路发展的关键,而人工作业及低智能化设备对钢轨焊缝的打磨方式已不能满足需求。随着时代的发展,工业机器人发展迅猛,用工业机器人取代人工对钢轨焊缝进行打磨已成为不可阻挡的趋势。在机器人技术研究当中,机器人的编程系统是机器人运动控制的核心和基础,针对钢轨焊缝形貌复杂,生产环境恶劣,传统的人工示教编程不适合现今高效、灵活的生产方式。本文以机器人离线编程系统为基础,结合钢轨及其焊缝的形貌特征,提出一款提高机器人修磨焊缝程序的编写效率、解决复杂曲面离线编程困难的问题、做到CAD/CAM/Robotics集成一体化的高铁钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统。相关研究内容为:(1)修磨机器人运动学模型的建立。简要介绍了物体的空间描述和坐标映射变换,根据操作臂的实际尺寸,建立Staubli TX200机器人连杆坐标系,运用D-H(Denavit-Hartenberg)法则建立机器人的运动学模型并分析求得D-H运动学参数。随后根据参数和齐次变换矩阵推导各个连杆的映射变换关系,得到能描述机器人正逆运动学的方程。最后将求得的方程利用C++编程语言在开发平台上转换成求解算法。(2)研究钢轨模型表面信息获取与处理方法。结合SolidWorks平台,基于SolidWorks API(Appplication Program Interface)函数进行二次开发,采用等距偏置的方法对钢轨模型作截面,从截面与钢轨模型形成的交叉曲线中获取表面信息点。最后对三维散乱信息点进行单位法矢量的扩展和排序,形成能描述被选中面信息的数据点队列。(3)钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统搭建与开发。在Visual Studio 2013的开发环境下,采用C++编程语言结合SolidWorks API和文中所有的相关算法以插件形式,设计并开发了CAD/CAM/Robotics集成一体化的高铁钢轨修磨机器人自编程软件系统。系统采用模块化的思想,根据功能的差异划分成不同的模块,并且各模块均设有开放的程序接口,便于模块之间的通信与连接,对各模块作详细介绍。最后基于SolidWorks二次开发的高铁钢轨焊缝修磨机器人自动编程系统的功能进行测试,将生成的钢轨模型数据点导入Staubli机器人系统中,对钢轨焊缝的踏面、侧面进行打磨实例验证,并取得符合预期的打磨效果。更多还原显示全部
