基于机器人的玻璃堆垛系统研究

发布时间：2017-08-12 20:36

  本文关键词：基于机器人的玻璃堆垛系统研究

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【摘要】：随着经济的发展、科技的进步机器人被广泛的应用于生产和生活当中，提高了制造的自动化和生产效率。本文以工业机器人为研究对象，通过设计末端执行器，机器人视觉和相应的气动控制回路完成机器人在线堆垛玻璃智能控制系统，实现玻璃的在线堆垛。该研究不仅降低工人的劳动强度，提高生产效率，而且促进自动化玻璃生产的快速发展。 根据堆垛玻璃的尺寸设计吸盘架的结构，依据机器人末端承载的重量计算选取了吸盘和真空发生器的型号。依据玻璃堆垛的特点，设计了气动控制回路，完成了吸盘架和气动控制回路系统的设计。 分析机器人的本体结构，采用D-H参数法建立了系统的D-H坐标系，由机器人的技术参数获取D-H参数，通过相邻连杆之间的齐次坐标变换矩阵建立机器人正运动学方程。采用数值解法中的分离变量对运动学求逆解，，得到了机器人逆运动学方程。建立了机器人正、逆运动学方程并完成了求解。分析了机器人在关节空间和直角坐标系之间的优缺点，在机器人的关节空间中，采用改进的三次多项式插值法对机器人堆垛玻璃系统进行了轨迹规划获取堆垛玻璃的最短路径。在玻璃生产线中添加了机器人视觉，通过机器视觉获取玻璃图像，采用计算机图像处理技术获取玻璃的位置和姿态，从而实现玻璃的在线抓取。 在Matlab软件中建立机器人模型，并对机器人运动学方程进行了计算和验证。通过编写控制程序模拟了机器人堆垛玻璃全过程中并绘制了位移、速度、加速度曲线。通过Matlab软件中机器人工具箱验证了运动学方程和轨迹规划的正确性。最后通过实验验证了轨迹规划的合理性和正确性。
【关键词】：工业机器人 吸盘架 运动学 轨迹规划 机器人视觉
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TP242;TH246
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题来源8
• 1.2 选题背景及意义8-10
• 1.3 玻璃堆垛系统10-14
• 1.3.1 人工堆垛10-11
• 1.3.2 简单机械堆垛11-13
• 1.3.3 机器人在线堆垛系统13-14
• 1.4 国内外研究现状14-16
• 1.4.1 国内研究现状14-15
• 1.4.2 国外研究现状15-16
• 1.5 本文研究主要内容16-18
• 第2章 IRB2400/16 机器人堆垛系统组成18-26
• 2.1 IRB2400/16 工业机器人18-21
• 2.2 吸盘架的设计制造21-23
• 2.2.1 玻璃吸盘的选取21-23
• 2.2.2 吸盘架的结构设计23
• 2.3 堆垛系统气动控制回路设计23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 机器人堆垛系统运动学分析26-38
• 3.1 末端执行器位姿描述27-29
• 3.1.1 位置描述27
• 3.1.2 姿态描述27-28
• 3.1.3 位姿描述28-29
• 3.2 D-H 参数法29-30
• 3.3 齐次坐标变换30-32
• 3.4 运动学方程的建立32-37
• 3.4.1 运动学正解32-34
• 3.4.2 运动学逆解34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 玻璃堆垛系统轨迹规划38-50
• 4.1 机器人工作空间的求解38-41
• 4.1.1 IRB2400/16 工作空间38-39
• 4.1.2 机器人实际堆垛空间39-41
• 4.2 机器人轨迹规划41-42
• 4.2.1 关节空间法42
• 4.2.2 直角坐标空间42
• 4.3 堆垛玻璃系统轨迹规划42-49
• 4.3.1 插值函数43-45
• 4.3.2 最短路径规划45-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 机器人视觉系统50-60
• 5.1 机器人视觉概述50-51
• 5.2 机器人视觉系统组成51-53
• 5.2.1 光源51
• 5.2.2 摄像机51-52
• 5.2.3 图像采集卡52-53
• 5.2.4 计算机53
• 5.3 图像处理53-59
• 5.3.1 灰度直方图53-55
• 5.3.2 图像分割55
• 5.3.3 特征提取55-59
• 5.4 本章小结59-60
• 第6章 建模仿真与实验60-70
• 6.1 建立模型60-64
• 6.1.1 正运动学验证61-63
• 6.1.2 逆运动学验证63-64
• 6.2 路径规划分析64-66
• 6.3 实验验证66-69
• 6.3.1 坐标系的设置67
• 6.3.2 程序的编写67-68
• 6.3.3 实验过程68-69
• 6.3.4 实验结论69
• 6.4 本章小结69-70
• 第7章 结论70-72
• 7.1 本文总结70-71
• 7.2 研究展望71-72
• 参考文献72-76
• 致谢76-77
• 攻读硕士学位期间的研究成果77

【参考文献】

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本文编号：663544