第7期 2017年7月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2017)07011006
D0I:10. 13462/j. cenki. mmtamt.2017.07.026
No.7 Jul.2017
一种基于Unity3d的工业机器人示教系统设计方法
潘俊浩，卓勇，侯亮，卜祥建
（夏门大学航空航天学院，福建厦门361005）
摘要：提出一种基于虚拟现实技术的工业机器人示教系统设计方案。系统分为示教场景及虚拟示教器两个部分。以目前广泛使用的ABBIRB4600-60/2.05机器人为例，首先利用D-H参数法建立运动学模型，求解正递运动学方程，并进行机器人的运动轨迹规划；按照真实的机器人车间，在Unity3d 中进行虚拟示教场景的搭建。参照ABBIRC5-FlexPendent示教器，结合具体的工程应用需求，开发 Windows平板上的示教器软件。应用RPC（RemoteProcedureCall Protocol）协议，实现示教场景和示
教器间的通信。实验结果表明，使用该系统用户可以方便地进行机器人的简单示教。关键词：工业机器人；示教：Unity3d：虚拟现实
中图分类号：TH128；TG659
文献标识码：A
ResearchonIndustrialRobotTeachingSystemBased onUnity3d
PAN Jun-hao, ZHUO Yong, HOU Liang, BU Xiang-jian
( School of Aerospace Engineering, Xiamen University, Xiamen Fujian 361005, China)
Abstract : In this paper, a design scheme of industrial robot teaching system is presented that is based on Virtual Reality in Unity3d. The system consists of teaching scene and teach pendent. And ABB IRB4600-60/2. 05 is taken for research with is used widely. First, the kinematics model is established from positive and inverse kinematics problems through D-H theory. And two kinds of trajectory, linear and circular, are planned. According to the real robot workshop, the virtual teaching scene is set up in Unity3d. Refering to the ABB IRC5-FlexPendent, the teaching pendent software is developed on the Windows tablet combining with the requirements of engineering applications. Applying RPC (Procedure Call Protocol Remote ) proto-col, the communication between the teaching scene and the teaching pendent is established. Experimental re-
sults show that the system user can easily carry out the simple teaching of the robot. Key words; industrial robot; teaching; Unity3d; virtual reality
0引言
机器人示教器作为工业机器人重要的可选件，在实际应用与教学上均发挥了重要作用。随着工业机器人的发展，示教器的应用与研究也进人了一个全新的阶段。自上世纪七十年代，国外机器人技术研究兴起机器人示教器也经历了一系列的变化，其技术基本成熟，并达到了实用化的阶段，如日本安川MOTOMAN 机器人、瑞典ABB机器人等均有配套的机器人示教器[1-2]。国内在示教器方面的研究虽然起步较晚，但也有大量的研究与成果，进行了众多自主机器人示教器的研发（3-7]
目前示教器的研究集中在两种形式：第一种是“实体一实体"的形式，即实体示教器控制实体机器人，该方式也是目前研究投人最多的方向，主要围绕在自主示教器系统的研发；第二种是“虚拟一实体"的形式，即虚拟
收稿日期：20170310；修回日期：20170406
示教器示教实体机器人的方式，该方式随着互联网技术、移动端的兴起，正占据着越来越大的比重。但不论第一种还是第二种形式，均受到场地的影响，无法做到随时随地进行机器人示教，这对条件不足的示教场所存在极大的限制。随着虚拟现实技术的兴起，为打破机器人示教的地域限制出现了可能。文中利用虚拟现实技术，以真实的ABB机器人示教器为参照，进行界面与功能上的设计，并将其部署在移动端的平板电脑上。在 PC端进行虚拟示教机器人仿真场景的搭建。使用RPC 技术进行平板端示教器与PC端虚拟机器人的连接。经过测试，系统可满足机器人示教需要。
系统分析与设计
文中开发的示教系统分为两个部分示教器和示教场景。具体的结构如图1所示。示教器软件部分包含常用的功能模块，如程序数据模块、程序编辑器模块等，
*基金项目：福建省高端装备制造协同创新中心(2015HZ0002-1）；福建省科技重大专项
作者简介：潘俊浩（1992—），男，浙江温州人，厦门大学预士研究生，研究方向为工业机器人、虚拟现实，（E-mail)306431967@q9.com；通讯作者
卓勇（1970—），男，福建莆田人，厦门大学教投，博士，研究方向为机电产品数字化设计制造，（Email）zhuoyong@xmu.edu.cn，
万方数据