基于虚拟现实的机器人焊接遥示教系统研究

发布时间：2023-06-03 04:04

　　现阶段高质量要求的焊缝往往依然只能由熟练焊工进行手工焊接作业才能完成,熟练焊工的“运枪”手法是其中发挥作用的关键因素。设法采集熟练焊工在焊接中的基本运枪动作,并指导焊接机器人在焊接中按照同样动作进行运枪,是提高机器人焊接质量的有效方案,同时也是焊接机器人自主“运枪”发展的基础。本文针对这一背景和需求,设计开发了一种基于虚拟现实的机器人焊接遥示教系统(下文简称为“示教系统”)。虚拟现实技术有良好的沉浸式体验感,利用虚拟现实的人机交互可以有效学习记录焊工运枪动作并示教远端机器人。首先进行示教系统的总体设计规划,完成系统定义、需求分析和架构设计,将示教系统分为相对独立的虚拟现实操作端和焊接机器人执行端两部分,使用HTC VIVE虚拟现实硬件配合Unity3D引擎建立开发系统操作端,使用YASKAWA MH6机器人配合MOTOPLUS开发环境建立开发系统执行端。对系统的功能结构、软件架构进行了设计,对系统的主要功能模块进行了定义,选用以太网作为操作端和执行端之间通讯方式,使用TCP协议和UDP协议混用的形式设计了通讯方案。站在开放性、接口化、易于移植的设计角度,完成了示教系统的结构规划。进而依...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
        1.1.1 课题研究背景
        1.1.2 课题研究意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本课题研究的主要内容
第2章 示教系统需求分析及架构设计
    2.1 示教系统需求分析
        2.1.1 系统需求概述
        2.1.2 功能性需求分析
        2.1.3 非功能性需求分析
    2.2 系统软硬件平台选型
        2.2.1 系统硬件平台
        2.2.2 系统开发平台
        2.2.3 通讯介质选型
    2.3 系统结构设计
        2.3.1 系统功能结构设计
        2.3.2 软件架构设计
    2.4 通讯协议设计
    2.5 本章小结
第3章 示教系统详细设计及实现
    3.1 操作端虚拟现实软件设计简述
        3.1.1 虚拟现实场景设计
        3.1.2 虚拟机器人关节特征重建
        3.1.3 机器人仿真模块设计
        3.1.4 手柄操作模块设计
        3.1.5 分次示教模块
        3.1.6 坐标转换模块设计
    3.2 执行端软件设计简述
    3.3 本章小结
第4章 示教系统动作跟随操控策略研究
    4.1 操控策略设计
        4.1.1 “掌握型”操控策略设计
        4.1.2 “手势型”操控策略设计
        4.1.3 “类摇杆型”操控策略设计
        4.1.4 “推力型”操控策略设计
    4.2 操控策略可靠性指标设计
    4.3 操控策略可靠性研究
        4.3.1 直线轨迹跟踪试验
        4.3.2 圆弧轨迹跟踪试验
        4.3.3 正弦曲线轨迹跟踪试验
        4.3.4 相贯线轨迹跟踪试验
    4.4 示教系统最优操控策略选取
    4.5 本章小结
第5章 示教系统测试分析及响应建模
    5.1 示教系统测试概述及指标设计
        5.1.1 示教系统测试概述
        5.1.2 示教系统测试指标设计
    5.2 功能测试及演示
    5.3 系统性能测试及响应建模
        5.3.1 运行指令输出频率测试
        5.3.2 矢量轨迹运行测试及响应建模
        5.3.3 遥控操作运行测试及模型验证
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间所发表的学术论文
致谢



本文编号：3828629