基于人工智能的计算机离线编程系统开发研究

于亚楼

摘要：本文探讨了人工智能的计算机离线编程系统开发现状，分析了人工智能的计算机离线编程系统开发，研究了人工智能的计算机离线编程系统实现。

关键词：人工智能;计算机离线编程系统;三维建模

中图分类号：TP182 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）07-0177-02

0 引言

人工智能技术（AI）又可称之为Artificial Intelligence，其是人的智能进行一系列模拟、开发、延伸工作的应用系统、理论、方法的统称。人工智能技术是计算机科学的关键组成模块，在计算机离线编程开发利用具有较为突出的应用优势，不仅可以提高计算机离线编程系统应用效率，而且可以拓展计算机离线编程系统应用范围。因此，对人工智能的计算机离线编程系统的开发进行适当研究具有非常重要的意义。

1 人工智能的计算机离线编程系统开发现状

虽然国内外人工智能的机器人离线编程系统研究取得了较为突出的进展，在一定程度上可以满足现代工业发展要求，但是计算机离线编程实用性仍然较低，机器人离线编程人机交互接口、操作便捷性仍然不足，也无法达到人性化语言信息应用要求[1]。同时在D-H方法运用过程中，大多需要在运动学逆解最优解评价函数的基础上进行优化计算，或者开放更多数量的接口，促使用户对关键模块进行最优解的选择。上述方法均存在较大的局限性，严重制约了人工智能的计算机离线编程系统有效应用。

2 人工智能的計算机离线编程系统开发

2.1 人工智能的工业机器人离线编程系统结构参数建模

以RB10机器人为样本，在SolidWorks三维机械建模软件中进行机器人模型的构建。假定RB10机器人由任意多的连杆、关节以随机形式组成。具有三个顺序关节、两个连杆，每一个关节均可进行滑动、旋转运动。此时，可设定RB10机器人第一个关节为m，第二个关节为m+1，第三个关节为m+2，连杆m位于关节m与m+1之间，连杆m+1位于关节m+1与m+2之间。其D-H参数表1所示。

表1中，θ表示绕本地参考坐标系Z轴旋转角;d表示在本地参考坐标系Z轴相邻公垂线之前距离（机器人关节偏移量）;a表示每一条公垂线长度（连杆长度）;α表示两个相邻Z轴间角度（扭脚）。θ、d均为关节变量。

依据上述数据，可为每一个关节设定一个Z轴、X轴。其中Z轴主要表示全部关节，若关节旋转，则可将Z轴依据右手规则旋转方向进行操作;若关节为滑动，则将Z轴设定为沿直线运动方向。绕关节m+2运动的Z轴为Zm+1。而X轴则表示与Z轴距离最短的公垂线，Xm+1方向为沿am+1方向。

2.2 人工智能的计算机离线编程系统功能解析

在人工智能的计算机离线编程系统理论坐标模型构建完毕之后，为确定计算机离线编程系统具体实现功能，可对人工智能的离线编程系统功能进行深度解析。

（1）人工智能的计算机离线编程系统应具有自定义机器人及机构的功能。即定义MOTOMAN-MA1900等非球面六轴机器人、Epson-R34等scara机器人及ABB-IRB1410等普通六轴机器人。同时根据用户需求，定义出1-M轴任意运动机构（机器人功能的延伸、拓展）。（2）人工智能的计算机离线编程系统应具有曲线调整及进刀、过切设置的功能[2]。即通过调整曲线形状，调节选中的轨迹点、轨迹两侧指定个数点间平滑过渡状态。最终大多对机器人轨迹多个点进行平移、旋转编辑的目的。同时实现在与原轨迹层呈九十度方向增加多层加工轨迹，最终达到分步进给、初加工、精加工的工艺要求。该功能常用于工业中打磨、去毛刺加工。（3）人工智能的计算机离线编程系统应具有三维几何构形及动态仿真功能。其中三维几何构型主要是利用局部变形、几何运算及扫描操作法。通过SCRUFFY反逻辑体素构造、分级装配，对机器人进行总体构型;而动态仿真主要是利用动画技术，对工业机器人总体功能进行预先分析。（4）人工智能的计算机离线编程系统应具有碰撞优化及通讯后置处理功能。即在机器人运作过程中，整体系统可以利用五个自由度规定的弧焊操作，进行机器人冗余度调控，达到回避碰撞的目的;而通信后置处理则是在翻译离线编程语言的基础上，依托接口总线及磁盘，实现高精确度语言通信。

2.3 人工智能的计算机离线编程系统结构确定

依据上述计算机离线编程系统所需功能特点，可进行算法库模块（运动学及规划模块）、三维构形模块、语言处理模块及通讯模块、传感器仿真模块、主控模块等几个模块的设置。其中算法库模块（运动学及规划模块）主要是利用开放式机器人异构拓扑算法、高效机器人多轴插补算法，对机器人运动轨迹进行正逆求解，实现多轴协同运动;三维构形模型主要是利用SolidWorks软件，在三维模型构建完毕后生成STL格式，同时导入3Ds Max修饰之后，生成FBX格式导入Unity 3D平台。其可用于机器人、工件等虚拟设备定义;语言处理及通信模块是直接面对用户，结合实际应用经验，实现人机交互;传感器仿真模块主要用于实际生产。通过人工一次编写反逻辑方法，促使机器人依据仿真轨迹进行运动。

在人工智能的计算机离线编程系统框架设计过程中，可以将导入的工业机器人三维模型STL文件进行分割。同时为每一个模块添加工业机器人特有属性，即关节运动属性、装配约束属性。随后利用人工智能的三维虚拟现实技术，展示每一虚拟设备、场景。并经过算法库，实现运动仿真、轨迹规划。

3 人工智能的计算机离线编程系统实现

（1）用户导入机器人、工件模型、其他辅助虚拟模型，在系统内自动编写程序导入到可用系统中。（2）程序自行进行语法检查。即在确定程序正确之后，经过算法库，转化为机器人、虚拟设备运动指令、运动位置信息。（3）在获得机器人运动指令、位置信息之后，通过轨迹规划，对工业机器人、虚拟设备进行运动学仿真。同时对机器人虚拟设备进行碰撞检测、状态检测。（4）在运动仿真与需求满足之后，根据控制器类型，转换为恰当程序。在程序确定之后，可以经过通信接口，将信息传输至控制柜，达到实体机器人作业轨迹仿真控制的目的。

4 结语

综上所述，现代工业逐步呈现出了专业化、智能化、机械化特点，而人工智能的计算机离线编程系统不仅可以最大程度节约工业机器人制造时间，而且可以在虚拟环境规划工业机器人工作环境，改善编译工作环境。因此，在离线编程系统理论模型构建的基础上，系统开发人员可从功能分析、结构确定等方面，进行完整的人工智能的计算机离线编程系统的开发，为工业机器人可持续发展奠定基础。

参考文献

[1] 席洁.人工智能的计算机离线编程系统开发探讨[J].电子测试，2018（19）：75-78.

[2] 王国勋，李丽.基于STEP-NC的切削加工机器人CAM系统[J].工具技术，2018（6）：103-106.