KUKA工业机器人动力学模型建立及同步控制研究

发布时间：2018-01-17 18:22

  本文关键词：KUKA工业机器人动力学模型建立及同步控制研究　出处：《长春工业大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 工业机器人 运动学及动力学 区间矩阵 同步控制

【摘要】：工业机器人作为先进、智能工业化设备的代表,在社会生产中有着很重要的地位,其应用领域也在不断的扩大。建立合理的机器人模型是工业机器人控制的基础,龙门机器人是工业机器人的重要组成部分,而动梁的同步性能是龙门机器人亟待解决的关键问题,因此提高同步控制精度,改善工业机器人同步控制性能具有十分重要的意义。本文以KUKA六轴工业机器人和龙门工业机器人为对象,分别对工业机器人运动学、动力学进行建模,设计了龙门工业机器人动梁双电机同步控制器,并结合工业机器人实验室平台进行了实验研究。本文的主要研究内容包括:首先,基于机器人的基础理论对工业机器人进行运动学建模与仿真分析。本文采用标准D-H方法对六轴工业机器人的机构和运动学进行分析,推导出六轴工业机器人的运动学模型,运用代数解法进行逆运动学求解,并采用改进的D-H方法对龙门工业机器人运动控制系统进行配置,通过仿真实验获得机器人末端的运动轨迹及关节角度随时间的变化曲线,完成工业机器人的运动学分析。其次,基于拉格朗日函数动力学方法,建立KUKA工业机器人的动力学模型,根据六轴工业机器人动力学模型的一般方程,推导出龙门工业机器人的动力学模型,并对其动力学模型进行仿真实验研究,得到各关节所受力和力矩的变化曲线,以及龙门工业机器人位移、速度和加速度曲线。再次,针对龙门工业机器人动梁不同步问题,进行了基于区间矩阵的同步控制研究。根据动梁同步轴双电机模型,设计了同步控制器及负载转矩观测器,对龙门机器人动梁双电机系统进行仿真及实验分析,双电机同步误差精度达到0.28rpm。最后,在KUKA工业机器人平台进行了基于运动学模型的精度实验以及基于动力学模型的龙门工业机器人动梁双电机同步驱动综合实验,计算得到重复定位精度和位置准确度,同时通过机器人内置示波器获取实时运行参数曲线。实验结果验证了所提出的同步控制方法的有效性。
[Abstract]:As a representative of the advanced industrial robots, intelligent industrial equipment, has a very important position in social production, its applications are constantly expanding. The robot model is the basis of reasonable industrial robot control, Longmen robot is an important component of industrial robots, moving beam synchronization performance is a key problem in robot to Longmen the solution, therefore improve the synchronization accuracy, improve the industrial robot performance of synchronous control is of great significance. In this paper KUKA six axis industrial robot and Longmen industrial robot as the object, respectively, of the industrial robot kinematics, dynamics modeling, design of Longmen industrial robot moving beam double motor synchronous controller, combined with the industrial robot laboratory platform the experimental research. The main contents of this paper include: firstly, the basic theory of industrial robot based on Modeling and simulation analysis of kinematics of the robot industry. This paper uses the standard D-H method for six axis industrial robot and kinematics analysis, the kinematics model of six axis industrial robot is derived, using the algebraic method of solving inverse kinematics, and using the improved D-H method for the configuration of Longmen industrial robot motion control system, through the simulation experiment at the end of the robot trajectory and joint angle curve with time, complete the analysis of industrial robot kinematics. Secondly, Lagrange function method based on dynamics, the dynamics model of industrial robot KUKA, according to the general equation of six axis industrial robot dynamics model, dynamics model derived from Longmen industrial robot, and Simulation Study on the dynamic model get the variation curve of each joint force and moment, and the Dragon The door of industrial robot displacement, velocity and acceleration curve. Thirdly, according to the Longmen industrial robot moving beam synchronization problem, studied the synchronization control based on interval matrix. According to the moving beam axis double synchronous motor model, design the synchronization controller and load torque observer analysis, simulation and experiment of Longmen robot moving beam dual motor system. Double motor synchronization error precision of 0.28rpm. finally, in the KUKA industrial robot platform is the accuracy of experimental kinematic model and Longmen industrial robot dynamics model of moving beam of double motor synchronous drive based on comprehensive experiment based on the calculated repetitive positioning accuracy and position accuracy, and real-time operation parameter curve obtained by robot. The experimental results verify the built-in oscilloscope the effectiveness of the proposed synchronization control method.

【学位授予单位】：长春工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242.2

【参考文献】

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本文编号：1437437