机器人柔顺精细装配关键技术研究

发布时间：2022-02-24 08:34

　　目前的终端产品有集成化的趋势,这就意味着需要在有限的空间内紧密组装各种零部件,即产品对装配的精度要求越来越高。但是在很多小型器件的精密制造、重复性任务的自动化生产中还存在很多困难,例如在电子产业、仪器仪表工业甚至玩具的组装中,小部件位置和姿态的确定、零件的抓取、机器人的控制和装配策略的建立等都存在困难。这些零部件的装配还主要依靠人工完成,但是人工装配容易导致生产效率低,精度和一致性低等问题。而在大型生产线中为了提高装配的精度,通常需要特制的结构化环境来提高零件在生产线中的位置精度,例如,汽车装配线上车架的位置精度达到亚毫米级,但是这种生产线往往造价不菲。因此,装配的精细化研究是实现的工业自动化生产的关键问题。本文主要针对高精度机器人自动装配系统中零部件的抓取、机器人的自适应控制、装配策略和柔顺策略进行研究。首先,本文针对艾利特EC75型机器人的构型进行分析,分别利用连杆递推法和MAT1AB工具箱建立并验证了其运动学,利用拉格朗日法对机器人进行动力学建模,并用ADAMS物理引擎进行了验证。该运动学和动力学建模方法同样适用于机器人末端的负载,针对机器人末端工具夹取工件时容易出现位姿误差的问... 

【文章来源】：北京邮电大学北京市211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 工业装配机器人研究现状
    1.3 机械臂柔顺控制系统研究现状
    1.4 精细机器人装配研究现状
    1.5 本文主要研究内容及结构安排
第二章 机械臂运动学及动力学分析
    2.1 EC75机械臂运动学建模及仿真
        2.1.1 EC75机械臂的组成
        2.1.2 机械臂的运动学建模
        2.1.3 运动学MATLAB仿真及验证
    2.2 EC75机械臂动力学建模
        2.2.1 常见动力学方法概述
        2.2.2 EC75机械臂动力学建模分析
    2.3 机械臂模型ADAMS仿真及验证
    2.4 机械臂末端负载定位力分析
        2.4.1 负载的运动参数分析
        2.4.2 负载的受力分析
        2.4.3 求解位置和姿态偏差
        2.4.4 位姿偏差的仿真计算
        2.4.5 位姿偏差的分析与讨论
    2.5 小结
第三章 EC75机械臂的自适应控制
    3.1 自适应控制简介
        3.1.1 RBF神经网络控制基础
        3.1.2 机械臂鲁棒自适应PD控制
    3.2 基于RBF神经网络自适应控制
        3.2.1 RBF神经网络自适应控制原理
        3.2.2 机械臂自适应控制框图的搭建
        3.2.3 自适应控制的仿真分析
    3.3 EC75机械臂鲁棒自适应PD控制
        3.3.1 鲁棒自适应PD控制原理
        3.3.2 EC75机械臂的鲁棒自适应PD控制仿真
    3.4 小结
第四章 基于被动对齐的装配策略与高斯混合柔顺控制
    4.1 经典装配策略与柔顺控制分析
    4.2 基于被动对齐的装配策略
        4.2.1 建立装配策略
        4.2.2 装配策略分析
    4.3 基于高斯混合模型的柔顺控制
        4.3.1 柔顺控制模型分析
        4.3.2 高斯混合模型与高斯混合回归
    4.4 小结
第五章 机械臂柔顺装配实验验证
    5.1 柔顺装配控制平台
        5.1.1 实验平台结构及组成
        5.1.2 柔顺控制设计
    5.2 机械臂随动实验
    5.3 机械臂的柔顺跟踪实验研究
        5.3.1 机械臂对泡沫斜面的柔顺跟踪实验
        5.3.2 机械臂对铝制斜面的柔顺跟踪实验
        5.3.3 机械臂对海绵曲面的柔顺跟踪实验
    5.4 机器人柔顺控制装配实验研究
    5.5 小结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
致谢
作者攻读学位期间发表的学术论文目录


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于动力学前馈的空间机器人多销孔装配力柔顺控制[J]. 董悫,张立建,易旺民,万毕乐,孟少华,胡瑞钦.  机械工程学报. 2019(04)
[2]工业机器人的技术发展及其应用[J]. 刘昭,李红伟,孙洪霞.  工程技术研究. 2018(01)
[3]六足机器人的动力学建模与鲁棒自适应PD控制[J]. 王跃灵,刘鹏飞,王洪斌.  机械设计. 2016(12)
[4]基于六维力传感器的工业机器人末端负载受力感知研究[J]. 张立建,胡瑞钦,易旺民.  自动化学报. 2017(03)
[5]机器人柔顺抓放技术与应用[J]. 赵敏,钱堃,马旭东.  工业控制计算机. 2016(03)
[6]德国“工业4.0”与“中国制造2025”的比较及启示[J]. 李金华.  中国地质大学学报(社会科学版). 2015(05)
[7]基于机器视觉与被动柔顺机构的孔轴精密装配研究[J]. 魏维君.  机械工程师. 2015(06)
[8]机械臂自适应鲁棒轨迹跟踪控制[J]. 王三秀,俞立,徐建明,邢科新,王正初.  控制工程. 2015(02)
[9]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 计时鸣,黄希欢.  机电工程. 2015(01)
[10]基于神经网络的水下机器人力控策略研究[J]. 赵永虹.  计算机测量与控制. 2014(05)

博士论文
[1]双臂机器人的控制系统建立及阻抗控制研究[D]. 周扬.哈尔滨工业大学 2014
[2]基于阻抗控制的多足步行机器人腿部柔顺控制研究[D]. 朱雅光.浙江大学 2014
[3]具有柔性关节的轻型机械臂控制系统研究[D]. 熊根良.哈尔滨工业大学 2010
[4]气动机械手空间运动轨迹控制研究[D]. 毛新涛.哈尔滨工业大学 2010
[5]机器人动态特性及动力学参数辨识研究[D]. 陈恩伟.合肥工业大学 2006
[6]粒子群优化算法的理论及实践[D]. 张丽平.浙江大学 2005

硕士论文
[1]面向机器人装配任务的主动柔顺控制系统研究[D]. 廖琳静.北京邮电大学 2018
[2]搬运装配机器人视觉引导智能作业系统与应用软件开发[D]. 卢张俊.东南大学 2017
[3]飞机部件轴孔柔顺装配系统设计研究[D]. 李裕超.浙江大学 2016
[4]灵巧臂柔顺控制技术研究[D]. 洪坤.沈阳理工大学 2014
[5]基于多值逻辑的神经网络模型设计与应用[D]. 韩洪宁.北京邮电大学 2011
[6]6R型机器人腕部结构及运动学研究[D]. 刘柯.东北大学 2010
[7]二自由度机器人机械臂控制问题研究[D]. 贾飒爽.江南大学 2007



本文编号：3642358