基于EthernetKRL实时通讯的库卡机械臂在线建筑3D打印控制研究与应用

建筑行业的工业化、智能化程度远落后于制造业等其他行业。建筑领域劳动力短缺、成本增加等问题与机器人技术高速发展相契合,建筑业的智能转型升级是推动建筑业持续健康发展的必然趋势。本文根据建筑3D打印的特殊性,设计了一种新型的行走式建筑3D打印机器人,发挥移动机械臂的移动性和灵活性等优势,覆盖普通民用住宅的打印范围。通过库卡的Ethernet KRL实时通讯协议,可实现机器人控制系统与上位机的数据通信;本文设计开发了一套在线控制及3D打印运动仿真软件,解决了传统机械臂示教编程的缺点,实现机械臂3D打印程序的自动规划、安全避障、运动仿真和在线运动控制。本文重点研究了基于Ethernet KRL实时通讯的机器人在线打印程序控制、墙体打印过程中可能涉及到的两侧墙体障碍点提前避障及运动仿真验证,以及基于运动学原理对建筑3D打印过程中六轴机械臂可能会经过的奇异点算法规避和运动仿真验证,避免机器人在打印过程中发生意外碰撞和奇异点停机的情况,确保墙体打印过程的完整性。