Offline Programming System for Welding Robot Workstation based on Virtual Reality

GAI Shengnan; WANG Yu; WANG Kai; XIAO Jun

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.02

Human-machine Cooperation & Intelligent Welding | Views : 0 下载量: 1820 CSCD: 0

PDF
Export
Share
Collection
Album

Offline Programming System for Welding Robot Workstation based on Virtual Reality
Vol. 53, Issue 9, Pages: 14-21(2023)
Received：06 September 2023，

Published：25 September 2023
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.02
稿件说明：

移动端阅览

盖胜男，王玉，王凯，等.基于虚拟现实的焊接机器人工作站离线编程系统［J］.电焊机，2023，53（9）：14-21. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.02.

GAI Shengnan, WANG Yu, WANG Kai, et al.Offline Programming System for Welding Robot Workstation based on Virtual Reality[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(9): 14-21. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2023.09.02.

摘要

在自动焊接应用中，离线编程焊接机器人通常具有一定的控制局限性。结合虚拟现实技术搭建了一套焊接机器人工作站，通过开发离线编程系统，简化机器人控制方式、灵活调整视角和自动规划焊接轨迹等，提升了焊接机器人离线编程效率。开发了同点异线焊缝识别算法，实现了单机器人的轨迹规划功能。基于焊枪基准姿态，分析横焊、平焊、立向上焊和立向下焊的焊接姿态，实现全位置焊接姿态规划。增加KBR-2Z500双轴变位机，实现多轴联动的复杂轨迹规划功能，研究了机器人运动与变位机运动的耦合与解耦问题，达成焊接机器人工作站协同运动规划。通过现实空间完全复现虚拟环境下的空间曲线焊接轨迹规划实验，验证了工作站离线编程系统的交互性、可行性和可靠性。

Abstract

In the application of automatic welding

offline programming welding robots usually has certain control limitations. This paper combines virtual reality technology to build a welding robot workstation. By developing an offline programming system to simplify robot control methods

flexibly adjust perspectives

and automatically plan welding trajectories for improving offline programming efficiency. Proposed the same point and different lines weld seam recognition algorithm and implemented trajectory planning function for single robot. Based on welding torch reference posture

by analyzing the welding posture of horizontal welding

flat welding

vertical upward welding

and vertical downward welding to realize all position welding posture planning. Built the welding robot workstation by adding a KBR-2Z500 dual-axis positioner

and realized multi-axis linkage complex trajectory planning function. Coupling and decoupling between robot motion and positioner motion discussed to solve the problem of welding robot workstation cooperative motion planning. In real space

replicated virtual environment spatial curve welding trajectory planning experiments. The interactivity

feasibility and reliability of the developed offline programming system has been verified.

关键词

Keywords

references

蔡宇航，肖明贵，王康，等 . 马鞍形相贯线焊缝的离线编程及焊接实验［J］. 工业控制计算机， 2019 ， 32 （ 5 ）： 71 - 73 .

CAI Y H ， XIAO M G ， WANG K ， et al . Off-Line Programming and Welding Experiments of Saddle-Shaped Intersecting Weld Seam ［J］. Industrial control computer ， 2019 ， 32 （ 5 ）： 71 - 73 .

王泽龙，潘雷亮，王圣男，等 . 涂胶机器人涂胶轨迹离线编程仿真技术应用探究［J］. 汽车工艺与材料， 2019 ，（ 11 ）： 16 - 19 .

WANG Z L ， PAN X L ， WANG S N ， et al . Application of offline programming simulation technology of gluing robot gluing trajectory ［J］. Automobile Technology & Material ， 2019 ，（ 11 ）： 16 - 19 .

汤小龙，李思远，张程皓，等 . 软件仿真技术在涂胶机器人系统集成中的应用［J］. 现代涂料与涂装， 2018 ， 21 （ 08 ）： 40 - 42 .

TANG X L ， LI S Y ， ZHANG C H ， et al . Application of Software Simulation Technology in System Integration of Painting Robot ［J］. Modern Painting & Finishing ， 2018 ， 21 （ 08 ）： 40 - 42 .

尹国涛 . 基于UG的工业机器人离线编程软件开发［D］. 天津：天津大学， 2018 .

YIN G T . Off-line Industrial Robot Programming Software Based On UG Software ［D］. Tianjin ： Tianjin University ， 2018 .

尹国涛，朱政赫，宫虎，等 . 基于工业机器人的汽车覆盖件柔性冲孔系统［J］. 中国机械工程， 2019 ， 30 （ 04 ）： 494 - 497+503 .

YIN G T ， ZHU Z H ， GONG H ， et al . Flexible Punching System Using Industrial Robots for Automotive Panels ［J］. China Mechanical Engineering ， 2019 ， 30 （ 04 ）： 494 - 497+503 .

Lei H ， Wang B S ， Yang X L ， et al . Offline programming method and implementation of industrial robot grinding based on VTK ［J］. Industrial Robot： The International Journal of Robotics Research and Application ， 2020 ， 47 （ 4 ）： 547 - 557 .

郑博，杜虹，崔陆军，等 . 基于六轴工业机器人的虚拟仿真教学系统开发与应用［J］. 中原工学院学报， 2019 ， 30 （ 5 ）： 36 - 41 .

ZHENG B ， DU H ， CUI L J ， et al . Development and application of virtual simulation teaching system based on six-axis industrial robot ［J］. Journal of Zhongyuan University of Technology ， 2019 ， 30 （ 5 ）： 36 - 41 .

Zhang F X ， Chow Y L ， Milan Simic ， et al . Augmented reality in robot programming ［J］. Procedia Computer Science ， 2020 ，（ 176 ）： 1221 - 1230 .

刘俊，杨振国，董文杰，等 . 基于Unity3D&HTCvive的工业机器人虚拟现实编程教学仿真系统的研究与开发［J］. 轻工科技， 2018 ， 34 （ 8 ）： 93 - 95 .

LIU J ， YANG Z G ， DONG W J ， et al . Research and development of virtual reality programming teaching simulation system for industrial robots based on Unity 3D & HTC vive ［J］. Light Industry Scienceand Technology ， 2018 ， 34 （ 8 ）： 93 - 95 .

徐雅微，韩畅，赵子航，等 . 基于VIVE的虚拟现实交互式机械臂仿真运动平台搭建［J］. 现代计算机， 2019 ，（ 14 ）： 68 - 72 .

XU Y W ， HAN C ， ZHAO Z H ， et al . VIVE-based virtual reality interactive robotic arm simulation motion platform construction ［J］. Modern Computer ， 2019 ，（ 14 ）： 68 - 72 .

Holubek R ， R Ružarovský ， Sobrino D . Using Virtual Reality as a Support Tool for the Offline Robot Programming ［J］. Research Papers Faculty of Materials Science and Technology Slovak University of Technology ， 2014 ， 229 （ 6 ）： 1029 - 1045 .

Manou E ， Vosniakos G C ， Matsas E . Off-line programming of an industrial robot in a virtual reality environment ［J］. International Journal on Interactive Design and Manufacturing （IJIDeM）， 2018 ， 13 （ 2 ）： 507 - 519 .

Du G ， Chen M ， Liu C ， et al . Online Robot Teaching With Natural Human—Robot Interaction ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2018 ， 65 （ 12 ）： 9571 - 9581 .

Chen C J ， Pan Y ， Li D N ， et al . A virtual-physical collision detection interface for AR-based Interactive teaching of robot ［J］. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing ， 2020 ， 64 ： 101948 .

陈树君，涂志伟，侯润石，等 . 基于需求设计的并联结构相贯线焊接机器人［J］. 电焊机， 2013 ， 43 （ 3 ）： 13 - 17 .

CHEN S J ， TU Z W ， HOU R S ， et al . Intersection Line Welding robot with parallel structure based on needs design ［J］. Electric Welding Machine ， 2013 ， 43 （ 3 ）： 13 - 17 .

编辑部网址： http：//www.71dhj.com http://www.71dhj.com