某轮式捞渣机自动运行运动分析及轨迹规划

发布时间：2020-04-07 19:18

【摘要】：以机器代替人工实现工业生产的高效性和安全性已成为当前工业发展的必然趋势。但在冶金等行业,工业机器人因专业性强,投资高,特异性多等特点严重阻碍了自动化的普及和发展。本文以某轮式捞渣机为研究对象,为实现设备自动化改造做出一些尝试。本文的主要研究内容如下:首先,采用D-H描述建立机械臂部分的连杆坐标系,通过位姿理论建立机械臂的运动学方程,实现笛卡尔坐标系到关节空间的转换。结合机械臂的结构特征和工作环境以关节3和关节4为主要运动关节,逐步降低逆运动代数解中的未知量,建立逆运动学求解模型,并验证正运动学方程的正确性。其次,利用旋转矩阵的导数,求解以关节运动的线速度和角速度为变量的雅可比矩阵和其他动力学参数,构建机械臂部分的拉格朗日动力学方程,为控制系统的设计提供指导。再次,采用标准三次样条插值函数对本文所研究的机械臂部分进行轨迹规划:根据工作要求确定末端的期望轨迹,并确定目标点的位置坐标;通过逆运动求解模型求出各目标点对应的关节变量值;将数据导入Adams,选择CUBSPL作为驱动函数进行仿真模拟,获得各关节位移、速度和加速度随时间的变化曲线。结果表明各曲线连续平稳,无明显突变点,数值在合理的范围内,满足工作要求。最后,对轮式小车进行轨迹规划的研究。选用精度较好、计算量小、易于存储和调用的传统栅格法作为环境建模的方法,采用运算速度较快的A*算法进行路径搜索,结合小车的实际情况生成定点间的运动路径,确定轮式小车轨迹规划的具体流程。
【图文】：

走势图,机器人,产量

划”加大了对机器人的研究投资，总计 6 亿美元并在 2013 0 地平线”项目在英国启动，再投入 9 亿美元用于机器人的研发国提出“工业 4.0”的概念，依靠机器人、生产互联、人机交能生产，将工业自动化提高到一个新的高度。2015 年，日本[2]，并逐步提升机器人的“易用性”以实现大范围推广，加快些举措无不证明着以机器人产业为核心实现工业生产自动化国来说，为解决老龄化社会带来的劳动力减少、产业转移带足消费者需求实现差异化和个性化的生产要求等问题，将工产，以机器代替劳动力进行工业生产，实现工业生产的机械。我国工业机器人产业有了飞速的发展，特别是在 2015 年提重大战略部署后，其产量实现了飞速的发展。机器人产量增长率提高到 2015 年的 63.48%，虽然此后年增长率有所降低，但年 2017 年，我国国产工业机器人年产量达 131079 套，是 201如图 1-1 所示[3]。

市场规模,走势图,机器人,工业机器人

图 1-2 2012-2017 年我国工业机器人市场规模走势图前我国应用的工业机器人主要为简单的三轴、四轴机器人，完成适用于精密加工、智能制造的六轴或六轴以上的机器人，因结构因素应用占比较低[4]。此外，工业机器人的应用领域分布严重不均机器人应用领域分布如图 1-3 所示。从工作内容来看，，工业机器、上下料和焊接，占比分别为 35.30%和 36.20%；从行业来看，行业工业机器人应用最多，约为 32.89%，3C 电子电气次之，占食品饮料烟草行业工业机器人应用量最少，只有 1.97%。这说明器人利用率差异很大，除汽车和 3C 电子电气产业外，其他产业有很大潜力。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TF30

【参考文献】