做和基于ObjectARX的机器人弧焊离线编

基于ObjectARX的机器人弧焊离线编程系统

OFF-LINE PROGRAMMING SYSTEM OF ROBOT ARC WELDING BASED ON OBJECTARX

Harbin Institute of Technology He Guangzhong, Wu Lin, Tian JinsongAbstract In this paper a new method was introduced for developing off-line program of robot arc welding, that was the second development using the AutoCAD2000 software′s newest developing tool -ObjectARX by high performance PC. We developed a general off-line program sy墨西哥、巴西、阿根廷和智利等国家都逐渐向工业化国家发展stem of robot arc welding in this way. According to different functions, this system could be divided into ten function models, the typical models involved modeling model, off-line programming and program transferring model and钢丝绳拉伸 so on.

Ke用量为全部塑料包装材料的45%左右y words: robot, arc welding, off-line programming0 引 言

目前国外有许多的既可用于机器人仿真分析又可用于机器人离线编程的商品化软件［1~3］，但是价格都比较昂贵，且由于其全英文操作环境而导致使用不便。在国内，自20世纪80年代末以来，清华大学、华中理工大学、华南理工大学、沈阳自动化所等多家单位做了大量的工作，但多数是针对装配、搬运等用途的机器人，尚未见有针对弧焊情况的研究报道。

1 开发方式和总体结构

根据开发平台的不同，开发方式可分为两种：一是在一些通用CAD软件平台基础之上，进行二次开发；二是进行自主开发。

国外系统大多是采用自主开发的方式，但是需要投入较大的人力物力。随着计算机软硬件技术的提高，在高性能PC机上的现有CAD软件基础上对其进行二次开发，已经能够满足离线编程和仿真的要求，所以本文采用了对AutoCAD2000进行二次开发的方式。

AutoCAD2000是Autodesk公司推出的AutoCAD系列软件的最新版本，其图形功能得到很大的提高，可以满足离线编程所需的图形效果，如动态的消隐、着色［4］。而且，自AutoCAD14版以移动横梁自动停止;来，Autodesk公司提供了一种新的二次开发方式——ObjectARX，它是一个面向对象的C++应用程序开发接口，使开发者能够使用、定制和扩展AutoCAD［6］。一个ObjectARX应用程序是一个DLL（动态连接库），共享AutoCAD的地址空间，对AutoCAD进行直接函数调用避免了费时的IPC。若需经常与AutoCAD通信，ARX环境比ADS与Autolisp快。ObjectARX是一个面向对象的二次开发工具，我们可以通过面向对象的技术（封装、继承、多态等）对其类体系进行扩展，并且可以在运行时通过协议扩展向已有的类中添加新函数。通过它可以直接获取使用AutoCAD数据库结构、图形系统以及定义内部命令定义。

按照功能不同，本机器人离线编程软件都被划分为几个功能模块，其中典型的模块有建模模块（包括几何建模和运动学建模）、路径模块、离线编程模块和程序转换模块等。图1为本文开发的机器人弧焊离线编程系统的总体结构。

下面将介绍4个典型的功能模块。

2 建模模块

该模块主要用于设备创建与工作单元布局，提供了以下功能：将AutoCAD中实体创建为系统可识别的部件，将部件组建为设备，定义设备的关节运动类型，定义设备工具参数，设定设备的运动学参数以及部件与设备操作等。图2为已经建立好的机器人工作单元模型。不同系统的对象模型不同，但是应满足离线编程系统基本的设计准则，即系统应尽可能地避免对工作单元具体任务的描述和设计，而应对其对象行为进行高度抽象以提供一个高层次的设计方案，在实现具体应用时只要创建相应的类对象并通过对象的行为操作来完成具体系统的具体任务 7/P 根据以上分析，本文建立了离线编程与仿真系统的对象模型，见图3。

图形除了具有几何性质之外，还必须具有运动学属性，以便对其进行运动学仿真，本文采用D-H参数法建立机器人的运动学模型，本系统采用的机器人与变位机各连杆坐标系分布见图4，相应的参数列于表1和表2。

图4 机器人与变位机连杆坐标系分布示意图

3 路径模块

路径功能是离线编程的一大特点，使得机器人工具的运动过程能可视的记录下来，以便于用户的，也可保存相应的焊接参数。用户可以利用提供的命令对单个标签点或整条路径进行修改，从而改变机器人工具的运动过程或焊接参数，这要比示教编程方便得多。

系统提供了多种创建标签点的方法，如由几何图形的点与线创建、由部件