[发明专利]一种基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机器人综合控制系统，特别是一种基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统。本发明还包括该系统的控制方法。

背景技术

虚拟现实技术(Virtual reality，VR)，又称灵境技术，是一种由计算机和电子技术创造的新世界，用户能与计算机产生的数据空间进行直观的、感性的、自然的交互。

虚拟现实技术是近年来在计算机领域引起广泛关注的技术，三维建模技术是虚拟现实中最重要的技术领域，是整个虚拟现实系统建立的基础；随着科学技术的不断发展，虚拟现实技术与机器人技术的有机结合，将成为极具发展潜力和应用前景的研究方向之一，虚拟现实技术是新一代人机交互系统中的关键技术，用户通过计算机技术生成一个虚拟仿真环境，既可节省大量的建造物理仿真环境的经费，也可以方便地修正仿真环境的物理参数。

OpenGL是近几年发展起来的一个性能卓越的三维图形标准，独立于硬件的软件接口，当前，Microsoft公司开发的面向对象的VC++6.0中已经集成OpenGL图形标准，再加上OpenGL具有编程建模、容易实现高度清晰感的实时三维仿真等优点，逐渐被广泛应用与机器人的设计和运动仿真中。

虽然此类虚拟仿真系统已经出现，但还存在诸多的不足，如采用VB+VRML开发的仿真模型仅仅具有单调的颜色和简单的反光特性；三维模型浏览需借助于外部已有的浏览器，而外部的浏览器需要单独安装，这使得整个系统的移植性不强；VC+VRML系统交互方式单一，拆装、机构运动只能被动的进行动画浏览；运用Java语言建立机器人仿真平台并进行内部数据处理，由VRML建立机器人仿真模型的系统，对用户计算机要求性能比较高，通过广域网访问时，下载大量数据耗时比较多。

综上所述，开发一种功能完善、通用性好、交互性强的虚拟仿真系统具有实际的生产意义。

发明内容

本发明系统的目的在于提供了一种功能完善、交互性好、实用性强的基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统。

本发明包括如下技术特征：一种基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统，其特征在于包括：虚拟环境操作平台、机器人控制器和喷涂机器人；所述机器人控制器与喷涂机器人连接；所述虚拟环境控制器与机器人控制器连接；

所述虚拟环境控制器包括模型数据输入模块、通信与接口模块、数据库模块、喷枪轨迹生成模块、机器人运动轨迹生成模块、喷涂过程动态仿真模块、分析显示喷涂结果模块、机器人运动轨迹数据库和作业指令生成模块；

所述模型数据输入模块与通信与接口模块连接，所述通信与接口模块与数据库模块连接，所述数据库模块与喷枪轨迹生成模块连接，所述喷枪轨迹生成模块与机器人运动轨迹生成模块连接，所述机器人运动轨迹生成模块与喷涂过程动态仿真模块连接，所述喷涂过程动态仿真模块与分析显示喷涂结果模块连接，所述分析显示喷涂结果模块与机器人运动轨迹数据库连接，所述机器人运动轨迹数据库与作业指令生成模块连接，所述作业指令生成模块与通信与接口模块连接，并通过机器人控制器对喷涂机器人进行控制。

进一步的，还包括喷涂设置模块，所述喷涂设置模块分别与数据库模块、喷枪轨迹生成模块、喷涂过程动态仿真模块、分析显示喷涂结果模块、通信与接口模块和机器人运动轨迹数据库模块连接。

模型数据输入模块的输入数据包括喷涂工件CAD数据机器人模型CAD数据和扫描得到的喷涂工件数据及其人模型数据。

本发明另外一个目的还在于提供一种基于虚拟现实技术的喷涂工业机器人综合控制系统的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步骤：搭建作业环境；

采用VC++6.0构建系统平台和相关界面，利用OpenGL图形库来实现喷涂机器人喷涂过程的动态虚拟仿真；

第二步骤：喷涂机器人三维建模与显示；

机器人三维模型包括机器人的几何实体模型和运动学模型；

第三步骤：喷涂工件的三维建模与显示；

采用计算机图形学原理对喷涂工件进行造型，并将造型后的CAD数据存入数据库，系统还可以通过格式转换读取其他CAD软件存储的工件CAD数据或通过扫描直接获得喷涂工件的三维CAD数据；

第四步骤：喷涂过程的动态虚拟仿真；