许家忠　孙栋　杨海　刘美军

摘要：研究了缠绕轨迹网格后处理算法以及机器人运动控制理论，建立基于Matlab和ADAMS的机器人缠绕离线编程及仿真平台。此平台具有针对等距离、等高面、等悬纱长度三种不同出纱方式进行机器人缠绕轨迹CAD设计，并自动生成机器人缠绕执行指令文件的功能；同时借助此平台能实现对缠绕过程的动画仿真与运动曲线分析，达到优化缠绕轨迹的目的。进行了弯管缠绕的仿真实验与物理实验，实验结果表明：此平台可靠实用，缠绕轨迹后处理方便准确，仿真效果理想，能有效的缩短机器人缠绕轨迹开发周期，减少物理实验的次数，降低研发成本。

关键词：机器人缠绕；离线编程；计算机仿真；网格后置处理算法

DOI：10.15938/j.jhust.2018.05.016

中图分类号： TP3919

文献标志码： A

文章编号： 1007-2683（2018）05-0092-08

Offline Programming of Robotized Filament Winding and Its Application

XU Jiazhong1，SUN Dong1，YANG Hai2，LIU Meijun2

（1School of Automation， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China；

2School of Mechanical and Power Engineering， Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China）

Abstract：In this paper，we make a research on mesh post disposal of composite winding and robot motion control theory and establish an offline wind programming and simulation platform of an industrial robot based on Matlab and ADAMS It can do CAD of winding path according to equal distance，equal height and equal fiber length three different envelop forms， and generate the executable file on the robot automatically At the same time， it can optimize the winding path by doing animation simulation and motion analysis of the winding process Simulation and physical experiments of winding one bent pipe have been done It shows that the platform is reliable and practical， winding path design is convenient and accurate and the simulation effect is ideal Simulated experiment can effectively shorten robot winding path development， cut down the times of physical experiments and save the development costs

Keywords：robotic winding； offline programming； computer emulation； mesh post disposal

0引言

工業机器人自由度多，运动灵活，特别适合用于复杂异形件（弯管、三通、组合回转体、非轴对称体等）的高精度缠绕成型。基于机器人的纤维缠绕技术是由机器人代替传统缠绕机床，执行出纱机构按照设计的缠绕轨迹运动，将纤维缠绕至芯模上，再经固化、脱模等工序完成制品的一种新颖的纤维缠绕技术。近几年，国内外许多学者对机器人缠绕轨迹的后置处理进行了研究，哈尔滨工业大学富宏亚提出了一种参数化的缠绕轨迹后置处理新方法[1]；意大利的W Polini和LSorrentino研究了机器人缠绕路径影响参数（包括机器人运行速度、缠绕实际安全距离和缠绕轨迹角等）对缠绕张力的影响[2-4]，并提出了一种对机器人缠绕张力的评估方法[5]；……