基于车体炮塔的弧焊机器人规划及仿真
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摘要
基于车体炮塔的弧焊机器人规划及仿真系统是基于客户／服务器结构的分布式应用系统。系统在开发过程中运用了面向对象的开发方法，建立了合理且高效的系统框架。本文主要实现了弧焊机器人本体仿真、富氩气体保护焊接工艺专家系统、焊接接头AutoCAD二次开发等功能模块。开发工具以VC++为主，图形编辑模块采用了AutoCAD二次开发工具ObjectARX，仿真模块采用了三维图像制作工具包OpenGL。
系统采用了SQL Server作为后台数据库来存储和维护焊接工艺数据。并利用专家知识和模糊理论建立了一个有效的推理机制。在求解机器人的运动学方程的基础上，系统建立了弧焊机器人仿真环境，实现了在虚拟环境中弧焊机器人的示教和再现。
通过平焊、横焊等不同位置的焊接实验，初步获得了弧焊机器人的最优焊接姿态参数，为焊接工艺推理提供了一定的实验依据。
Plan & Simulation of Arc Weld Robot based on Bodywork and Barbette is a system built up on the client/server structure, which is comprised of robot plan and simulation, CAPP and the second develop of AutoCAD. A strong and reasonable system structure has been set up through adopting the object-orient measure for system development. The tools include Visual C++, OpenGL and Object ARX.
Microsoft SQL Server is used as the database of weld process data. A reasoning mechanism is set up by the knowledge of expert, which can improve intelligence. This paper also research the robot simulation based on the kinematics equation.
Welding experiments at various positions included in this paper supply data for the reasoning mechanism.
系统采用了SQL Server作为后台数据库来存储和维护焊接工艺数据。并利用专家知识和模糊理论建立了一个有效的推理机制。在求解机器人的运动学方程的基础上，系统建立了弧焊机器人仿真环境，实现了在虚拟环境中弧焊机器人的示教和再现。
通过平焊、横焊等不同位置的焊接实验，初步获得了弧焊机器人的最优焊接姿态参数，为焊接工艺推理提供了一定的实验依据。
Plan & Simulation of Arc Weld Robot based on Bodywork and Barbette is a system built up on the client/server structure, which is comprised of robot plan and simulation, CAPP and the second develop of AutoCAD. A strong and reasonable system structure has been set up through adopting the object-orient measure for system development. The tools include Visual C++, OpenGL and Object ARX.
Microsoft SQL Server is used as the database of weld process data. A reasoning mechanism is set up by the knowledge of expert, which can improve intelligence. This paper also research the robot simulation based on the kinematics equation.
Welding experiments at various positions included in this paper supply data for the reasoning mechanism.
引文
1．薛家祥，黄石生，曾敏．弧焊机器人的应用技术．焊接．1999(10)：5-7
2．陈善本．“我国机器人焊接技术研究与应用概况”．1997第八次全国焊接会议论文集第一册．中国机械工程学会焊接学会．1-249~1-254
3．孔宇．基于几何模型的弧焊机器人无碰路径规划．哈尔滨工业大学焊接专业博士论文
4．孟庆浩，刘大维等．基于 Q-M 图启发示搜索的移动机器人全局路径规划．机器人．1998，20(1)
5．马玉刚，石运伟，王宗杰．国外焊接专家系统的发展．沈阳工业大学学报．19(4)：102-106
6. P R Cohen, E A Feigenbaum. The Handbook of Artificial Intelligence, VolⅠ.Heuristic Press.William Kaufman Inc. 1983
7．刘有才等编著．模糊专家系统原理与设计[M]．北京：航空航天大学出版社．1995(3)
8．赵熹华，王宸煜，张若冰等．焊接专家系统的开发技术及其在我国的发展．汽工艺与材料．9-11
9．石纯一等．人工智能原理．北京：清华大学出版社
10．田盛峰等．人工智能原理与应用-专家系统、机器学习、面向对象的方法．北京：北京理工大学出版社．1993
11．王克鸿，刘永，徐越兰等．弧焊机器人离线编程系统．焊接学报．2001 (4)：84～86
12．石运伟，曲道奎．焊接工艺在线规划专家系统．机器人．1998，Vol20(1)：51-54
13．杜乃在．计算机仿真在焊接学科中的应用．焊接技术．1999(2)：42-43
14．任世军，洪炳熔．判断两个凸多面体是否相交的一个快速算法．软件学报．2000，Vol11(4)：563-568
15．王伟，储林波．机器人关节空间障碍的特性分析．机械科学与技术．2000，Vol19(3)：419-420
16．崔鲲，戴明．冗余自由度弧焊机器人路径自主规划的优化控制．焊接学报．1998，Vol19(3)：190-196
17．任世军，洪炳熔．判定由线性不等式围成的凸空间是否为空的一个快速算法．计算机学报．1998，Vol21(10)：896-901
18．迟秋玲，张菁．关于全局路径的相近线段法的凸区规划问题．黑龙江大
学自然科学学报．1997，Vol14(2)：58-60
19．于建平，陈德桂．复杂实体干涉检验的改进八叉树法．计算机工程与设计．1997，Vol18(6)：15-21
20．杨向东，潘尚峰．利用世界空间几何学信息的关节式机器人路径规划．清华大学学报：自科版．1996，Vol36(10)：105-110
21．王金敏，查建中．复杂物体间的距离．计算机辅助设计与图形学学报．1997，Vol9(1)：14-19
22．秦志强，熊有伦．一个直接计算多面体之间距离的快速算法．机器人．1996，Vol18(1)：1-6，10
23．田劲松，吴林．弧焊机器人任务级离线编程系统的设计．焊接学报．2000，Vol21(2)：22-25
24．邵鹏鸣，吴翰声．基于对象模型的机器人规划生成系统及并行推理．计算机工程与应用．2000(8)：75-79
25．葛玉华，霍立兴．焊接专家系统的应用及发展．焊接技术．2000，Vol29(2)：41-42
26．邓永翔，黄石生等．焊接过程智能控制技术的研究现状与展望．沈阳工业大学学报．2001，Vol23(1)：18-21
27．刘成良，张为公．RV12L6R焊接机器人运动学正解及计算机仿真．东南大学学报．1998，Vol28(5)：84-87
28. John Owens. Microcomputer-based industrial robot simualtor and offline peogramming system. Robotics Today. V8(2): 1-7
29．张全寿，周建峰．专家系统建造原理及方法．北京：中国铁道出版社．1992
30. John Owens. Task planning in robot stimulation. Industrial Robot. 1996,Vol.23(5): 21-24
31. Behaviour- based robot program invariance, robotica- cambridge. 2001,Vol.19, No.2
32. Koenig S. Minimax real-time heuristic search. Artificial Intelligence. June 2001, vol.129, no.1:165-197(33)
33. Renton P., Greenspan M., E1Maraghy H.A., Zghal H. Plan-N-Scan: A Robotic System for Collision-Free Autonomous Exploration and Workspace Mapping. Journal of Intelligent and Robotic Systems. March 1999, vol24,no. 3: 207-234(28)
34. Paul Brunn. Robot collision avoidance. Industrial Robot 1996, Vol.23(1): 27-33
35. Seth.HutchinsonA tutorial on visual servo control, IEEE Transactions on Robotics and Automation. 1996, Vol.12(5): 651-670
36. E.W.Bridge,Practical techniques to improve arc welding robot call use. Robotics Today,,1995, Vol.8(1):1-6
37. Kim D.-W, Choi J.-S, Nnaji B.O. Robot arc welding operations planning with a rotating/tilting positioner International Journal of Production Research. 1 April 1998, vol. 36, no. 4: 957-979(23)
38. Prinz M, Hsu-Chang L, Nnaji B.O, Lueth T., From CAD-based kinematic modeling to automated robot programming. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, March 1996, vol. 12, no.1:99-109(11)
39. Tsoularis A, Kambhampati C., On-line Planning for Collision Avoidance on the Nominal Path. Journal of Intelligent and Robotic Systems, April 1998, vol. 21, no. 4: 327-371(45)
40. Berretty R.-P, Overmars M.H.[1]; van der Stappen A.F., Dynamic motion planning in low obstacle density environments. Computational Geometry, December 1998, vol. 11, no. 3: 157-173(17)
41. David Wakker. Wekding AutomationIndustrial Robot. 1994, Vol.21(3):31-32
42. Walter K, Weisel. PC simulation:through the barricade. Industrial Robot,1996,Vol.23(1): 5-8
43. Don Hemberhg. Simulation software shows how a welding system will work before it's built. Welding Journal, 1992, Vol71(12):63-66
2．陈善本．“我国机器人焊接技术研究与应用概况”．1997第八次全国焊接会议论文集第一册．中国机械工程学会焊接学会．1-249~1-254
3．孔宇．基于几何模型的弧焊机器人无碰路径规划．哈尔滨工业大学焊接专业博士论文
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9．石纯一等．人工智能原理．北京：清华大学出版社
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11．王克鸿，刘永，徐越兰等．弧焊机器人离线编程系统．焊接学报．2001 (4)：84～86
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18．迟秋玲，张菁．关于全局路径的相近线段法的凸区规划问题．黑龙江大
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19．于建平，陈德桂．复杂实体干涉检验的改进八叉树法．计算机工程与设计．1997，Vol18(6)：15-21
20．杨向东，潘尚峰．利用世界空间几何学信息的关节式机器人路径规划．清华大学学报：自科版．1996，Vol36(10)：105-110
21．王金敏，查建中．复杂物体间的距离．计算机辅助设计与图形学学报．1997，Vol9(1)：14-19
22．秦志强，熊有伦．一个直接计算多面体之间距离的快速算法．机器人．1996，Vol18(1)：1-6，10
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25．葛玉华，霍立兴．焊接专家系统的应用及发展．焊接技术．2000，Vol29(2)：41-42
26．邓永翔，黄石生等．焊接过程智能控制技术的研究现状与展望．沈阳工业大学学报．2001，Vol23(1)：18-21
27．刘成良，张为公．RV12L6R焊接机器人运动学正解及计算机仿真．东南大学学报．1998，Vol28(5)：84-87
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34. Paul Brunn. Robot collision avoidance. Industrial Robot 1996, Vol.23(1): 27-33
35. Seth.HutchinsonA tutorial on visual servo control, IEEE Transactions on Robotics and Automation. 1996, Vol.12(5): 651-670
36. E.W.Bridge,Practical techniques to improve arc welding robot call use. Robotics Today,,1995, Vol.8(1):1-6
37. Kim D.-W, Choi J.-S, Nnaji B.O. Robot arc welding operations planning with a rotating/tilting positioner International Journal of Production Research. 1 April 1998, vol. 36, no. 4: 957-979(23)
38. Prinz M, Hsu-Chang L, Nnaji B.O, Lueth T., From CAD-based kinematic modeling to automated robot programming. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, March 1996, vol. 12, no.1:99-109(11)
39. Tsoularis A, Kambhampati C., On-line Planning for Collision Avoidance on the Nominal Path. Journal of Intelligent and Robotic Systems, April 1998, vol. 21, no. 4: 327-371(45)
40. Berretty R.-P, Overmars M.H.[1]; van der Stappen A.F., Dynamic motion planning in low obstacle density environments. Computational Geometry, December 1998, vol. 11, no. 3: 157-173(17)
41. David Wakker. Wekding AutomationIndustrial Robot. 1994, Vol.21(3):31-32
42. Walter K, Weisel. PC simulation:through the barricade. Industrial Robot,1996,Vol.23(1): 5-8
43. Don Hemberhg. Simulation software shows how a welding system will work before it's built. Welding Journal, 1992, Vol71(12):63-66
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