[发明专利]一种从机器人装配体模型到仿真模型的自动生成方法

权利要求书

1.一种从机器人装配体模型到仿真模型的自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、用三维建模软件将原始机器人装配体模型的所有零件按照各个连杆分块再装配成连杆子装配体模型，并将这些连杆子装配体模型配成新的机器人装配体，用STEP格式保存新的机器人装配体；

(2)、利用开源三维建模引擎(OCCT)的数据交换模块，读取STEP格式的子装配体三维模型，将机器人装配体模型的各个连杆从整个装配体中分离出来；

(3)、根据齐次变换修改各个连杆的坐标系，确定各连杆三维模型在世界坐标系下的位姿；

(4)、根据机器人的DH参数将各个连杆组合成仿真模型。

2.一种从机器人装配体模型到仿真模型的自动生成方法，其特征在于，所述机器人装配体模型包括四轴工业机器人模型和六轴工业机器人模型；四轴工业机器人模型包括一个基座和四个连杆，除基座外，机器人模型只有三个连杆，建模时将第三连杆视为无模型的移动轴；六轴工业机器人模型，包括一个基座和六个连杆。

3.如权利要求1所述一种从机器人装配体模型到仿真模型的自动生成方法，其特征在于：步骤(1)中的，在三维建模软件中将原始机器人装配体模型中属于机器人某一连杆的零件组成连杆子装配体模型，连杆子装配体模型表示为机器人的某一个连杆，然后将各个连杆子装配体模型配成新的机器人装配体模型，最后将整个机器人装配体模型保存成STEP格式文件。

4.如权利要求1所述一种从机器人装配体模型到仿真模型的自动生成方法，其特征在于：步骤(2)中利用OCCT中的数据交换模块，解析STEP格式的三维模型，将机器人装配体模型的连杆子装配体模型分离出来，用于组成机器人的仿真模型。

5.如权利要求4所述一种从机器人装配体模型到仿真模型的自动生成方法，其特征在于：所述将机器人装配体模型的连杆子装配体模型分离出来，具体步骤如下：

Step1、利用OCCT数据交换文档类实例化一个文档对象，用于存放三维模型的数据，包括标签和属性；利用STEP文件阅读器类，实例化阅读器对象；

Step2、利用阅读器对象的读取文件函数(ReadFile)读取三维模型的STEP格式文件，利用阅读器的Transfer函数将读取到的三维模型的数据转化为文档对象；

Step3、利用文档图形工具类实例化一个对文档进行访问的工具对象，利用该工具对象获取文档中的模型的装配体数据结构；

Step4、利用工具对象获取装配体的根节点的标签，利用文档子节点迭代器类的迭代器对象对根节点下的一级子标签进行遍历，此时利用工具对象的获取图形函数(GetShape)获取当前子节点下的子装配体模型，用类拓扑图形(TopoDS_Shape)的对象来保存子装配体模型，并放入该对象的容器中；

Step5、迭代器对象遍历完整个三维模型的节点后，得到三维模型的所有子装配体，利用所有子装配体组成机器人的仿真模型，并用OCCT的格式保存为仿真模型。

6.如权利要求1所述一种从机器人装配体模型到仿真模型的自动生成方法，其特征在于：在步骤(3)中，由于步骤(2)得到仿真模型的所有连杆坐标系都处于世界坐标系下，需要利用齐次变换更正仿真模型的所有连杆的坐标系，具体如下：

设机器人的自由度DOF＝N，基座的坐标系处于世界坐标系下，无需更正，要更正的是N个连杆的坐标系；设齐次变换矩阵L_i和T_i分别代表连杆i+1相对于连杆i的变换和连杆i+1相对于连杆0的变换，i＝0，1，2，...，N-1，L_i和T_i的公式为：

T_i＝T_i-1*L_i(i＝0，1，2，...，N-1)

式中：a_i，θ_i和d_i均为机器人第i+1个连杆与第i个连杆间的DH参数；

求出T_i后，即得出每个连杆相对于基座即连杆0的坐标系的齐次变换矩阵，再对T_i求逆得到T_i^-1，将变换矩阵T_i^-1作为连杆i+1的坐标系，即为连杆坐标系；

将L_i连乘后得到各连杆相对于基座坐标系的齐次变换矩阵，即各连杆在基座坐标系下的位姿。