六軸機(jī)器人激光切割汽車覆蓋件VR系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著國(guó)家新一輪工業(yè)產(chǎn)業(yè)計(jì)劃的提出以及新型能源的改進(jìn)突破，汽車行業(yè)經(jīng)過(guò)短暫低迷之后迎來(lái)了新的突破。三維激光切割技術(shù)是汽車行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中一項(xiàng)最主要的應(yīng)用技術(shù)，廣泛應(yīng)用于新車型開發(fā)的樣車制造及車身零部件小批量生產(chǎn)。但是激光切割技術(shù)與其他技術(shù)相比其投入相對(duì)較高，因此如果在操作人員方案布置以及前期可行性驗(yàn)證過(guò)程中使用實(shí)際設(shè)備，將很大程度上增加使用成本與加工風(fēng)險(xiǎn)。
　　虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）作為新興行業(yè)，具有沉浸式與交互式的特點(diǎn)，現(xiàn)有的虛擬現(xiàn)實(shí)

2、系統(tǒng)包括桌面式、沉浸式和分布式三種。本文將六軸機(jī)器人激光切割汽車覆蓋件技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，建立一個(gè)可用于機(jī)器人動(dòng)作模擬，加工仿真、加工路徑規(guī)劃和驗(yàn)證以及工藝規(guī)劃分析的桌面式交互型虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，對(duì)于提高覆蓋件激光切割質(zhì)量，擴(kuò)大六軸機(jī)器人的使用范圍以及汽車行業(yè)的快速發(fā)展具有積極作用。
　　本文主要圍繞以下四個(gè)方面開展工作：
　　①構(gòu)建六軸機(jī)器人激光切割汽車覆蓋件VR系統(tǒng)。基于現(xiàn)有六軸機(jī)器人研究資料和相關(guān)技術(shù)專家的經(jīng)驗(yàn)與指

3、導(dǎo)意見(jiàn)，確定機(jī)器人激光切割汽車覆蓋件VR系統(tǒng)的總體構(gòu)建方案，用UG、3Ds Max等三維建模軟件建立整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)以及周圍場(chǎng)景的三維模型，最終運(yùn)用Quest3D虛擬現(xiàn)實(shí)開發(fā)軟件建立一套完善的機(jī)器人虛擬激光切割VR系統(tǒng)。
　?、趯?duì)六軸機(jī)器人激光切割系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)算法進(jìn)行分析?；跈C(jī)器人位姿分析理論，根據(jù)實(shí)際機(jī)器人參數(shù)建立桿件坐標(biāo)系，計(jì)算桿件坐標(biāo)系間變換矩陣，在此基礎(chǔ)上求解機(jī)器人的正向和逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，根據(jù)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)解完成VR系統(tǒng)中機(jī)器

4、人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)與激光頭位姿程序設(shè)計(jì)。
　?、奂す馇懈钇嚫采w件切割軌跡法矢獲取與工裝設(shè)計(jì)。利用三維模型三角面片頂點(diǎn)信息，實(shí)現(xiàn)將關(guān)鍵點(diǎn)周圍三角面片面積與夾角加權(quán)的方法得出關(guān)鍵點(diǎn)法矢信息，從而在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)激光頭在工件坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確定位；利用 VR系統(tǒng)進(jìn)行工件加工方案制定，并基于―N-2-1‖定位原理，利用ANSYS有限元隨機(jī)優(yōu)化方法對(duì)工件進(jìn)行支撐位置優(yōu)化，繼而完成切割?yuàn)A具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并對(duì)其進(jìn)行LS-DYNA有限元可行性驗(yàn)證。