悬链涂装线上车轮搬运机器人的轨迹规划

发布时间：2017-11-02 05:13

  本文关键词：悬链涂装线上车轮搬运机器人的轨迹规划

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【摘要】：随着生活水平的提高,汽车成为了人们最普通的交通工具,车轮毂的需求量也逐渐的增加,落后的车轮毂生产条件不能够满足生产需要,同时随着科技的发展,工业机器人也逐渐的走进人们的视野,国内很多的公司已经开始引进机器人生产线,本文研究的课题就是针对车轮毂喷涂工艺这一环节。本文提出采用车轮搬运机器人代替工人完成将车轮毂搬运、悬挂到悬链涂装线的吊钩上这一过程的工作,并且针对搬运悬挂车轮毂这一喷涂工序做出了以下一系列的研究工作:第一,根据需要机器人代替人工完成搬运车轮工作,并且在悬挂时为了喷涂质量达到最佳,要求在车轮悬挂到吊钩之后车轮毂气门孔位于正上方位置,首先设计了专门的车轮搬运机器人的车轮毂夹持器,夹持器按功能分为三个部分:夹持部分、气门孔定位部分和车轮旋转部分,加持部分完成对车轮毂的夹持功能,气门孔定位部分通过相机等视觉部分完成气门孔定位分析,之后由旋转部分通过气门孔定位部分返回的信息将气门孔旋转到预定位置。第二,如想通过机器人完成抓取悬挂车轮这一过程,必须对机器人搬运车轮进行控制方面的规划,本文接下来对车轮搬运的机器人本体进行了运动学建模,通过运动旋量理论建立了车轮搬运机器人运动学的正、逆解的数学模型,车轮搬运机器人属于冗余机器人,同样的搬运车轮过程会出现许多的冗余解,本文对机器人运动学逆解解出关节角度值选取做了算法优化,并且针对后面的车轮搬运过程的规划对机器人的整个工作空间进行了仿真分析,为后面轨迹规划做好铺垫。第三,逐步的分析机器人抓取、搬运以及悬挂车轮整个过程的工作,并且对车轮搬运机器人完成这一工作过程进行了轨迹规划,完成对车轮搬运机器人搬运车轮过程的轨迹规划之后,采用Matlab中的Robotic Toolbox建立了机器人本体的模型并对规划的运动过程进行仿真和具体的分析。第四,本文对车轮搬运机器人与实际的车轮搬运场景进行实物平台搭建,并对车轮搬运机器人工作平台和控制系统实物进行了介绍,将轨迹规划的结果通过机器人编程软件OtoStudio进行机器人控制系统编程,在车轮搬运机器人实物平台允许的基础上对机器人搬运、悬挂车轮的工作进行实验。
【关键词】：搬运机器人 车轮夹持器 运动学分析 轨迹规划 仿真
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 工业机器人国内外研究现状及发展趋势11-12
• 1.1.1 国外机器人研究现状及发展趋势11
• 1.1.2 国内机器人研究现状及发展趋势11-12
• 1.1.3 车轮生产中机器人应用的现状12
• 1.2 视觉定位技术现状12-13
• 1.3 工业机器人轨迹规划现状13-14
• 1.3.1 工业机器人运动学现状13-14
• 1.3.2 国内外机器人轨迹规划发展与现状14
• 1.4 课题研究的意义以及使用前景14-15
• 1.5 本文的主要内容15-17
• 第二章 机器人搬运车轮的需求与方案分析17-23
• 2.1 机器人搬运车轮的应用背景17
• 2.2 搬运车轮的需求分析17-18
• 2.3 关键技术分析与方案选择18-22
• 2.3.1 机器人的选取方案18-20
• 2.3.2 夹持器的设计方案20-21
• 2.3.3 车轮搬运的轨迹规划方法的选取方案21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第三章 机器人夹持器的优化设计23-29
• 3.1 车轮搬运机器人的夹持器的设计要求23
• 3.2 车轮夹持器结构方案23-25
• 3.2.1 车轮搬运机器人的结构23-25
• 3.2.2 具体工作过程25
• 3.3 气门孔视觉定位工作原理25-28
• 3.3.1 夹持器图像处理原理25-27
• 3.3.2 图像处理流程图27-28
• 3.4 本章小结28-29
• 第四章 车轮搬运机器人运动学建模29-37
• 4.1 机器人运动学的概述29
• 4.2 机器人运动学29-35
• 4.3.1 正运动学29-32
• 4.3.2 逆运动学32-35
• 4.3 机器人运动学逆解根的优化35-36
• 4.4 本章小结36-37
• 第五章 车轮毂搬运轨迹规划37-59
• 5.1 轨迹规划概念37
• 5.2 车轮抓取悬挂路路径轨迹规划37-43
• 5.2.1 物体的描述37-38
• 5.2.2 坐标系的描述38-39
• 5.2.3 工作过程的描述39-40
• 5.2.4 车轮搬运的关键位姿图40-43
• 5.3 轨迹的规划算法43-49
• 5.3.1 求得相邻两个关键点之间的位置位姿差值43-44
• 5.3.2 车轮搬运两点之间直线姿态插补44-45
• 5.3.3 车轮搬运过程两点之间圆弧插补45-47
• 5.3.4 车轮搬运过程两个路径段之间的过渡47-48
• 5.3.5 车轮搬运轨迹的实时生成48-49
• 5.4 车轮搬运机器人搬运悬挂车轮过程的仿真49-57
• 5.4.1 构建机器人对象的模型49-50
• 5.4.2 车轮搬运过程的轨迹规划仿真50-57
• 5.5 本章小结57-59
• 第六章 车轮搬运机器人工作实验平台59-73
• 6.1 车轮搬运机器人工作系统介绍59-61
• 6.1.1 系统架构59-60
• 6.1.2 夹持器车轮毂气门孔定位控制系统60
• 6.1.3 机械手的控制系统60-61
• 6.1.4 移动平台的控制系统61
• 6.2 车轮搬运机器人工作辅助系统61-64
• 6.2.1 电控柜61-62
• 6.2.2 电源和保护电路62-64
• 6.3 车轮搬运机器人应用程序64
• 6.3.1 控制系统与机器人本体的通信64
• 6.3.2 机器人控制编程软件系统64
• 6.4 车轮搬运机器人轨迹规划程序64-68
• 6.4.1 车轮搬运机器人运动学程序65-66
• 6.4.2 车轮搬运轨迹规划程序66-68
• 6.5 机器人搬运车轮操作过程68-71
• 6.6 实验结果分析71-72
• 6.7 本章小结72-73
• 第七章 结论与展望73-75
• 7.1 文章结论73-74
• 7.2 创新点74
• 7.3 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 附录 181-83
• 附录 283-90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1130123