基于Unity3D的工業(yè)機(jī)器人跨平臺(tái)可移動(dòng)離線編程系統(tǒng)的研究和開發(fā)

岑洎濤，張平，何超杰，張振普

(1．廣東工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣州 510006； 2．廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣州 510530)

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基于Unity3D的工業(yè)機(jī)器人跨平臺(tái)可移動(dòng)離線編程系統(tǒng)的研究和開發(fā)

岑洎濤1,2，張平1，何超杰2，張振普2

(1．廣東工業(yè)大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，廣州 510006； 2．廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣州 510530)

針對目前國內(nèi)廣泛使用的機(jī)器人示教再現(xiàn)編程方式以及國外普遍流行的機(jī)器人離線編程方式中所存在的缺乏靈活高效等問題，文章初次嘗試開發(fā)了一套能滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的工業(yè)機(jī)器人跨平臺(tái)離線編程系統(tǒng)。在作了大量的分析后，選定Unity3D軟件作為系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)，針對目前工業(yè)上廣泛使用的一類六軸串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人建立了數(shù)學(xué)模型，并推導(dǎo)了機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，然后對該類機(jī)器人進(jìn)行了系統(tǒng)開發(fā)，最后在可移動(dòng)終端對系統(tǒng)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真。實(shí)驗(yàn)表明，將該系統(tǒng)安裝到帶Android系統(tǒng)的任何移動(dòng)端設(shè)備上，均可方便用戶對機(jī)器人進(jìn)行軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)仿真，可以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場對跨平臺(tái)需求。

跨平臺(tái)；離線編程；Unity3D；運(yùn)動(dòng)仿真

0 引言

可編程的工業(yè)機(jī)器人的編程方式分為示教再現(xiàn)編程和離線編程[1]。當(dāng)前國內(nèi)大量應(yīng)用的是操作簡單的示教再現(xiàn)編程，其在實(shí)際使用中存在主要問題是：①精度難以保證，嚴(yán)重依賴工人的經(jīng)驗(yàn)；②不僅編程過程繁雜和耗時(shí)，而且機(jī)器人不作業(yè)所以極其低效；③不能解決要參考外部變化的信息而進(jìn)行路徑規(guī)劃的應(yīng)用情況；④在線示教編程時(shí)工人始終處于有害的環(huán)境中[2]。相對于示教再現(xiàn)編程，離線編程使機(jī)器人編程變得簡單易操作，而且不占用機(jī)器人的工作時(shí)間，因此可以為企業(yè)提高生產(chǎn)效率[3]。

機(jī)器人離線編程在國外的研究起步較早[4]，而且已經(jīng)擁有商品化的離線編程系統(tǒng)，像Jabez 的Robotmaster是行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，最具通用性；SIEMENS的Robcad在汽車生產(chǎn)占有統(tǒng)治地位；瑞士ABB的Robotstudio、日本FANUC的RoboGuide、日本安川的MotoSim和德國KUKA的KUKASim都是各自專用的離線編程系統(tǒng)，這機(jī)器人領(lǐng)域的“四大家族”占據(jù)了中國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)70%以上的市場份額，并且?guī)缀鯄艛嗔藱C(jī)器人制造、焊接等高端領(lǐng)域[5]。

縱觀國內(nèi)，也有許多大學(xué)都有過離線編程的成功實(shí)驗(yàn)，如天津大學(xué)的馮勝強(qiáng)和蘇繩蓀等人利用UG的二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人和變位機(jī)的離線編程系統(tǒng)[6]；哈爾濱工業(yè)大學(xué)的田勁松等人研究出一種任務(wù)級(jí)上的離線編程系統(tǒng)[7]；南京理工大學(xué)的王克鴻和劉永等人研究完成了SK6機(jī)器人的AWOPS軟件系統(tǒng)[8]；上海交通大學(xué)的唐新華等人研究了在PC機(jī)上的可交互的離線編程和三維可視化仿真系統(tǒng)[9]；東南大學(xué)的樊帥權(quán)和周波等人研究了具有三維可視化功能的噴涂機(jī)器人離線編程系統(tǒng)等[10]。

綜上所述，離線編程技術(shù)上雖然取得了一些具有實(shí)用意義的成果[11]，但到目前為止，尚無科學(xué)文獻(xiàn)報(bào)道用于生產(chǎn)現(xiàn)場的工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)可移動(dòng)編程、以及實(shí)時(shí)軌跡規(guī)劃。

隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端黃金時(shí)代的到來，可移動(dòng)的跨平臺(tái)離線編程系統(tǒng)將成為必然趨勢，其重大意義與市場價(jià)值在于：①移動(dòng)端離線編程系統(tǒng)可以安裝在手機(jī)或平板等手持設(shè)備，取代現(xiàn)有的示教盒，從而節(jié)省成本。②隨著基礎(chǔ)通訊的建設(shè)，工業(yè)應(yīng)用將與互聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合，可移動(dòng)離線編程系統(tǒng)將是智能工廠的重要組成部分。③國內(nèi)離線編程系統(tǒng)跟國外的差距巨大，必須在智能制造大環(huán)境下加緊追趕，而移動(dòng)端的離線編程系統(tǒng)將是一個(gè)突破點(diǎn)。④移動(dòng)端離線編程系統(tǒng)可以作為教學(xué)軟件推廣機(jī)器人技術(shù)，為我國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展提供有生力量。

1 機(jī)器人離線編程系統(tǒng)

Unity為目前市面上的跨平臺(tái)引擎中最專業(yè)、最穩(wěn)定、效率最高并且支持平臺(tái)最多，為此，本文選用Unity3D平臺(tái)進(jìn)行跨平臺(tái)機(jī)器人離線編程應(yīng)用軟件開發(fā)[12]。本人編程的主要核心工作在于根據(jù)導(dǎo)入的三維模型，添加關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)屬性和編寫算法庫，還有設(shè)計(jì)方便美觀的人機(jī)交互界面。

圖1 機(jī)器人離線編程系統(tǒng)框架

如圖1所示，本機(jī)器人離線編程APP把導(dǎo)入的機(jī)器人三維模型STL文件進(jìn)行分割處理，每一個(gè)剛體模塊將會(huì)被添加關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)屬性。通過算法庫實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)仿真和軌跡規(guī)劃。實(shí)際上，算法庫是機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的核心技術(shù)，主要有機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制算法、軌跡規(guī)劃算法、自動(dòng)編程算法、譯碼解碼算法和碰撞檢測算法。其中機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真和軌跡規(guī)劃是本軟件的核心，而機(jī)器人正、逆解算法是運(yùn)動(dòng)仿真的基礎(chǔ)，下文會(huì)詳細(xì)講解相關(guān)算法原理。

Unity能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺(tái)，原理在于使用了CIL(Common Intermediate Language通用中間語言)代碼指令集，第一次編譯的時(shí)候編譯成CIL，然后根據(jù)不同的平臺(tái)再編譯成適用的目標(biāo)代碼。例如，在Android系統(tǒng)上就進(jìn)行JIT(Just-in-Time)編譯，在IOS系統(tǒng)上就進(jìn)行Full AOT(Ahead-of-Time)編譯。另外，Unity3D開發(fā)出來的程序，在移動(dòng)端的低層圖形庫是openGL ES，所以能無縫適配移動(dòng)平臺(tái)，優(yōu)化出最好的渲染效果。

2 工業(yè)機(jī)器人模型

本程序是以RB08機(jī)器人為樣本進(jìn)行開發(fā)的，其中機(jī)器人模型是基于Solidworks進(jìn)行建模的，圖2是導(dǎo)入到3ds Max后稍加顏色以區(qū)分不同剛體部件的模型。

圖2 RB08機(jī)器人

iαi-1ai-1diθi(θi0)000450010°00θ1(0°)2-90°1700θ2(-90°)30°5600θ3(0°)4-90°155640θ4(0°)590°00θ5(0°)6-90°00θ6(0°)T0°01100

RB08機(jī)器人是廣州數(shù)控旗下的一款最大負(fù)載為8kg的搬運(yùn)機(jī)器人，其體積相對較小，運(yùn)動(dòng)靈活，是一款多用途的工業(yè)機(jī)器人。其幾何參數(shù)如表1所示。

圖2中的每個(gè)坐標(biāo)系對應(yīng)機(jī)器人剛體部件間連接的轉(zhuǎn)動(dòng)副。根據(jù)這些坐標(biāo)系進(jìn)行連續(xù)變換，就可以求出每一個(gè)剛體部件相對于底座的變換矩陣，從而求出每個(gè)部件的具體位置。

一般具有6個(gè)自由度的機(jī)器人是沒有解析解的，但是在某些特殊情況下還是可解的。Pieper研究了3個(gè)相鄰的軸相交于一點(diǎn)的6自由度操作臂，必定存在解析解。顯然，RB08機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系{4}，{5}，{6}原點(diǎn)均交于一點(diǎn)上，所以可以求出解析解，下文將詳細(xì)講解求解方法。

3 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)

3.1 正運(yùn)動(dòng)學(xué)

以圖2中的RB08機(jī)器人為例，它具有六個(gè)自由度，六個(gè)關(guān)節(jié)均為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，前三個(gè)關(guān)節(jié)決定手腕的位置，后三個(gè)關(guān)節(jié)決定手腕的姿態(tài)。因?yàn)楣ぞ咦鴺?biāo)系跟手腕是固連的，所以前三個(gè)關(guān)節(jié)跟后三個(gè)關(guān)節(jié)也就分別決定了工具坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)。

圖3 D-H相鄰坐標(biāo)變換

圖3表示坐標(biāo)系Oi-1繞自身zi-1軸旋轉(zhuǎn)θi且沿zi-1軸平移si得到新的坐標(biāo)系；新坐標(biāo)系再沿著xi方向平移ai并繞xi軸旋轉(zhuǎn)αi得到Oi坐標(biāo)系，根據(jù)文獻(xiàn)[13]可知，連桿坐標(biāo)系{i}相對于{i-1}變換矩陣為：

(1)

將表1的D-H參數(shù)代入式(1)可得RB08機(jī)器人的各變換矩陣如下：

以上各式相乘即可得到機(jī)器人末端的變換矩陣，即機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正解：

式中：

r31=-s23(c4c5c6-s4s6)-s23s5c6

r32=c23s5s6+s23(s4c6+c4c5s5)

r33=s23c4s5-c23c5

(2)

其中s1表示sinθ1，c1表示cosθ1，s23表示sin(θ2+θ3)，c23表示cos(θ2+θ3)，以此類推。則機(jī)器人工具坐標(biāo)系相對于基坐標(biāo)系的位置為：

(3)

機(jī)器人工具坐標(biāo)系相對于基坐標(biāo)系的姿態(tài)為(以Z-Y-X歐拉角表示)：

(4)

2.2 逆運(yùn)動(dòng)學(xué)

機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題就是已知機(jī)器人工具坐標(biāo)系的位姿，求解每個(gè)關(guān)節(jié)角的大小。求逆解方法有解析解和數(shù)值解，由于數(shù)值解法求解速度不穩(wěn)定而且較解析解慢，難以滿足實(shí)時(shí)性要求[13]。因此，機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解常用解析解，但是解析解的存在性與機(jī)器人結(jié)構(gòu)有關(guān)。1968年P(guān)ieper在其博士論文中進(jìn)行了詳細(xì)研究，并給出了一個(gè)最常用的充分條件：若一個(gè)6自由度機(jī)器人的3個(gè)相鄰的關(guān)節(jié)軸線始終交于一點(diǎn)，則此機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問題必然有解析解。本文所用的RB08機(jī)器人也具有這種結(jié)構(gòu)，所以具有解析解，推導(dǎo)過程如下。

當(dāng)最后3根軸相交時(shí)，連桿坐標(biāo)系{4}，{5}，{6}原點(diǎn)均位于這個(gè)交點(diǎn)上。這點(diǎn)的基坐標(biāo)如下：

(5)

(6)

式中：

f1=a3c3+d4sα3s3+a2

f2=a3cα2s3-d4sα3cα2c3-d4sα2cα3-d3sα2

f3=a3sα2s3-d4sα3sα2c3+d4cα2cα3+d3sα2

(7)

g1=c2f1-s2f2+a1

g2=s2cα1f1+c2cα1f2-sα1f3-d2sα1

g3=s2sα1f1+c2sα1f2+cα1f3+d2cα1

(8)

現(xiàn)寫出0P4ORG平方的表達(dá)式，這里r=x2+y2+z2，由式(8)代入(6)得：

(9)

現(xiàn)在，由式(6)寫出Z方向分量的方程，那么該系統(tǒng)方程如下：

r=(f1c2-f2s2)2a1+k1

z=(f1s2+f2c2)sα1+k2

(10)

其中：

k2= f3cα1+ d2cα1

(11)

因此，把方程(10)消去s2和c2，得

(12)

代入“半角正切”變換公式后，可得到一個(gè)四次方程，由此可解出θ3。

解出θ3后，可以根據(jù)式(10)解出θ2，再根據(jù)式(6)解出θ1，解如下：

(13)

(14)

觀察圖1可以發(fā)現(xiàn)按照θ4、θ5、θ6順序旋轉(zhuǎn)就等于是根據(jù)Z-Y-Z歐拉角旋轉(zhuǎn)，而容易推導(dǎo)出其矩陣公式有：

(15)

(16)

當(dāng)sinβ≠0，可得到：

(17)

如果β=0.0或180.0°，式(17)的解就退化了，在這種情況下，一般取α=0.0°。

β=0.0°時(shí)，解為：

β=0.0

α=0.0

(18)

β=180.0°時(shí)，解為：

β=180.0

α=0.0

(19)

式中，θ4=α、θ5=β、θ6=γ。

根據(jù)以上的公式，結(jié)合D-H表代入相關(guān)參數(shù)，即可求出RB08機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解與逆解。以此為算法核心加上每次計(jì)算都給定一個(gè)位姿，結(jié)合貪心算法即可進(jìn)行代碼開發(fā)。

4 機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃

機(jī)器人離線編程系統(tǒng)的另一核心算法，軌跡規(guī)劃算法流程圖，如圖4所示。簡單來說，先把機(jī)器人程序譯碼，然后匹配不同的運(yùn)動(dòng)指令來存儲(chǔ)正確的信息，然后根據(jù)系統(tǒng)的速度要求進(jìn)行插補(bǔ)計(jì)算軌跡上的每個(gè)點(diǎn)，接著利用運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解求出各個(gè)軸的關(guān)節(jié)角，判斷沒有超出限位就進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。如果可以準(zhǔn)確生成路徑，就輸出程序代碼，證實(shí)該程序代碼無誤可以在實(shí)體機(jī)器人上運(yùn)行。如果在運(yùn)動(dòng)仿真過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤或者干涉，就需要進(jìn)行路徑優(yōu)化，修改程序代碼，直到運(yùn)動(dòng)仿真無誤為止。

圖4 軌跡規(guī)劃算法流程圖

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃的核心在根據(jù)程序代碼計(jì)算出離散點(diǎn)。其中MOVJ和MOVL相對簡單，只是把關(guān)節(jié)角均分或者根據(jù)空間直線來插值，算法相對簡單。而MOVC則是需要進(jìn)行空間圓弧插補(bǔ)。進(jìn)行空間圓弧插補(bǔ)時(shí)，可以先將空間圓弧通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換為平面圓弧進(jìn)行插補(bǔ)，再將插補(bǔ)結(jié)果通過坐標(biāo)逆變換轉(zhuǎn)換成空間圓弧的插補(bǔ)進(jìn)給量。

圖5 三點(diǎn)畫弧

機(jī)器人程序中是用三點(diǎn)表示一段圓弧的，如圖5所示，已知P1、P2、P3，需要先求出圓心O。根據(jù)三點(diǎn)共面可設(shè)平面一般方程為：

A1x+B1y+C1z+D1=0

(20)

代入P1(x1,y1,z1),P2(x2,y2,z2),P3(x3,y3,z3)得到

A1=y1z2-y1z3-z1y2+z1y3+y2z3-y3z2

B1=-x1z2+x1z3+z1x2-z1x3-x2z3+x3z2

C1=x1y2-x1y3-y1x2+y1x3+x2y3-x3y2

D1=-x1y2z3+x1y3z2+x2y1z3-x3y1z2-x2y3z1+x3y2z1

另外根據(jù)每個(gè)點(diǎn)跟圓心的距離相等得：

R2=(x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2

R2=(x2-x)2+(y2-y)2+(z2-z)2

R2=(x3-x)2+(y3-y)2+(z3-z)2

化簡后得：

A2=2(x2-x1)

B2=2(y2-y1)

C2=2(z2-z1)

A3=2(x3-x1)

B3=2(y3-y1)

C3=2(z3-z1)

聯(lián)立上式可解出圓心O的坐標(biāo)

(21)

圖6 空間圓弧插補(bǔ)示意圖

如圖6所示，根據(jù)圓弧所在平面建立新的坐標(biāo)系UVW。新坐標(biāo)系以圓心O為坐標(biāo)原點(diǎn)，以O(shè)P0方向?yàn)閁軸方向、圓弧平面的法向量為W軸方向。可以計(jì)算出U軸和W軸的方向向量分別為：

其中，

A=y1z0-y2z0-y0z1+y2z1+y0z2-y1z2

B=-x1z0+x2z0+x0z1-x2z1-x0z2+x1z2

C=x1y0-x2y0-x0y1+x2y1+x0y2-x1y2

因此，由v=w×u可計(jì)算出：

由此可知由坐標(biāo)系XYZ到坐標(biāo)系UVW的變換矩陣為T，于是有：

(22)

(23)

最后，坐標(biāo)系UVW到原坐標(biāo)系XYZ的變換矩陣為T-1，所以每個(gè)離散點(diǎn)在坐標(biāo)系XYZ下是：

(24)

根據(jù)這些離散點(diǎn)逆解出每個(gè)關(guān)節(jié)角度即可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，仿真無誤則軌跡規(guī)劃完成，可以輸出正確的機(jī)器人程序。

5 跨平臺(tái)運(yùn)動(dòng)仿真實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證機(jī)器人跨平臺(tái)操作是否可行，本文開發(fā)了基于上述數(shù)學(xué)模型的一個(gè)跨平臺(tái)的離線編程應(yīng)用軟件APP。所開發(fā)的APP具有測試所需要的一些基本功能，如圖7所示。

圖7 廣數(shù)機(jī)器人APP交互界面與運(yùn)動(dòng)仿真

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模合葘⒃揂PP軟件安裝在Android系統(tǒng)的4.4的魅族MX2手機(jī)上，然后修改工具坐標(biāo)系(TCP)參數(shù)，編寫程序然后進(jìn)行軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)仿真，無誤后把程序輸入到實(shí)體機(jī)器人里，讓實(shí)體機(jī)器人運(yùn)行該程序，對比仿真的運(yùn)動(dòng)軌跡與真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

步驟一：點(diǎn)擊設(shè)置，修改TCP參數(shù)，因?yàn)槲覀冃枰霉P畫出軌跡，所以要在法蘭盤上安裝一直圓珠筆，該參數(shù)是Z方向增長50mm，如圖8所示。

圖8 修改工具坐標(biāo)系參數(shù)

步驟二：編寫機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序，本實(shí)驗(yàn)采取在一個(gè)平面上畫一個(gè)簡單圖案，用來表明可以畫出直線和圓弧即可，所以程序編寫得很簡單，如下所示，其中MOVC指令是需要連續(xù)使用三次來表示圓弧指令的。

MAIN

MOVJ P1 V20 Z0

MOVC P1 V100 Z0

MOVC P2 V100 Z0

MOVC P3 V100 Z0

MOVL P4 V20 Z0

MOVL P1 V20 Z0

MOVL P3 V20 Z0

其中P1～P4點(diǎn)的獲取可以選擇手動(dòng)輸入或者屏幕控制機(jī)器人選取當(dāng)前示教點(diǎn)。

步驟三：使機(jī)器人回原點(diǎn)，然后點(diǎn)擊顯示軌跡，接著就可以執(zhí)行程序，為方便我拍照取證，選擇單步運(yùn)行，仿真情況如圖9所示：

圖9 運(yùn)動(dòng)仿真過程

仿真結(jié)束，中途沒有任何報(bào)錯(cuò)，軌跡也符合設(shè)想，清晰的仿真軌跡如圖10所示，證明該程序正確。仿真實(shí)驗(yàn)表明，基于Unity3D所開發(fā)出來的程序運(yùn)動(dòng)仿真效果非常出色，具有縮放、平移、旋轉(zhuǎn)操作功能，使用戶能直觀感受到機(jī)器人的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)情況。

圖10 仿真軌跡圖案

步驟四：把正確的程序傳輸?shù)綄?shí)體機(jī)器人上進(jìn)行執(zhí)行，測試程序是否能夠正常運(yùn)行。運(yùn)行過程如圖11所示，可以看出筆尖畫出的軌跡跟軟件仿真出來的軌跡一摸一樣，證明該軟件具有軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)仿真功能。

圖11 實(shí)體機(jī)器人運(yùn)行軌跡

仿真出來的運(yùn)動(dòng)軌跡與實(shí)體機(jī)器人實(shí)際畫出來的估計(jì)對比圖如圖12所示。

圖12 仿真軌跡實(shí)際軌跡對比圖

仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)束，證明了離線編程軟件可以滿足用戶進(jìn)行離線編程，然后仿真出合適的運(yùn)動(dòng)軌跡，節(jié)省了編程時(shí)間。另外，仿真實(shí)驗(yàn)中可以看出軟件可以正確畫出直線和圓弧，說明本文的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)正、逆解算法和軌跡規(guī)劃算法正確。

6 結(jié)束語

在調(diào)查和分析目前機(jī)器人編程存在的問題的基礎(chǔ)上，指出跨平臺(tái)可移動(dòng)離線編程系統(tǒng)是未來發(fā)展的必然趨勢，據(jù)此本文設(shè)計(jì)和開發(fā)了基于Unity3D引擎的跨平臺(tái)可移動(dòng)的工業(yè)機(jī)器人離線編程系統(tǒng)。該應(yīng)用程序是以現(xiàn)有的RB08機(jī)器人為模型，實(shí)現(xiàn)了同類機(jī)器人的軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)仿真。

該應(yīng)用程序可以放在APP商城，用戶可方便地下載并安裝在手機(jī)上作為教學(xué)軟件，方便快速了解機(jī)器人結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)方式。該應(yīng)用程序APP正在一步完善中，期望將來真正為跨平臺(tái)可移動(dòng)離線編程提供強(qiáng)大支持，例如可支持多臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的實(shí)時(shí)在線調(diào)度和監(jiān)控。

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(編輯 李秀敏)

Research and Development of the Cross-Platform Industrial Robot off-Line Programming System Based on Unity3D

CEN Ji-tao1,2，ZHANG Ping1，HE Chao-jie2，ZHANG Zhen-pu2

(School of Electromechanical Engineering, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China; GSK CNC Equipment Co. , Ltd., Guangzhou 510530, China)

The current programming for the robots which are popularly applied in practical assembly line in industry in China are still in a manner of the teaching and reappearing or off-line manner based on PC, this directly led to some drawbacks such as lack of the flexibility and efficiency as well the shortage of controlling and rapid responsiveness. Targeting to these problems, a new programming method named the mobile cross-platform industrial robot off-line programming was proposed in this paper and a system was coded that is based on Unity3D development platform. Firstly, a type of 6R industrial robot that has been widely used in industry was selected as the testing model, and then its mathematical model was built as well as its kinematics and reverse kinematics equations of the robot are derived. With our system developed, a series of experiments were conducted for the motion simulation in mobile terminals. The results have shown that the system can be installed in any mobile terminal equipment configured with Android system and can be easily used to track the robot's trajectory planning and motion simulation.

mobile cross-platform programming; off-line programming; Unity3D; motion simulation

1001-2265(2016)10-0099-06

10.13462/j.cnki.mmtamt.2016.10.026

2015-11-05;

2015-12-16

岑洎濤(1991—)，男，廣東順德人，廣東工業(yè)大學(xué)碩士研究生，研究方向?yàn)闄C(jī)器人離線編程，(E-mail)13719479604@qq.com；通訊作者：張平(1965—)，男，湖北襄陽人，廣東工業(yè)大學(xué)教授，博士，研究領(lǐng)域?yàn)榫軘?shù)字化裝備、高速高精數(shù)控系統(tǒng)，(E-mail)p-zhang@126.com。

TH166;TG659

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