六自由度关节式机器人系统研制与轨迹规划方法研究

发布时间：2018-03-13 07:30

  本文选题：六自由度　切入点：关节式机器人　出处：《华东理工大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着工业机器人应用领域的不断扩大以及现代工业的快速发展,人们对工业机器人性能的要求越来越高,高速、高精度、智能和模块化成为目前工业机器人发展的主要趋势。本文介绍了国内外工业机器人的发展现状,机器人奇异位形规避技术和轨迹规划对振动抑制的研究现状,对机器人运动学、奇异位形以及加速度对机器人振动的影响进行了分析,探讨了机器人轨迹规划方法,完成了机器人运动学和动力学的仿真,完成了机器人总体设计和机器人的控制系统设计。本文用改进型D-H方法建立了机器人运动学模型,对机器人的正、逆运动学进行了分析和仿真验证。对机器人的奇异位形进行了分析,并通过MATLAB自带的Robotics Toolbox工具进行了仿真分析,提出了"奇异分离+阻尼倒数"的奇异位形规避方法,有效地降低奇异位形附近对机器人末端执行器精度的影响。通过建立的机器人动力学方程和振动方程分析加速度对机器人振动的影响,提出一种评价指标:关节波动率,并分析了其有效性,为加速度值的选取提供一种普遍参考。讨论了机器人的轨迹规划方法,为本课题机器人控制系统研制提供理论依据。基于ADAMS建立虚拟样机模型,进行了运动学和动力学仿真分析,为验证本课题机器人结构、控制系统的设计以及物理样机的调试提供了可靠依据。完成了六自由度关节式机器人的总体方案设计,包括驱动系统选型,传动系统设计,控制柜设计,运动控制器选型,示教器的选型和按键功能定义,涂胶装置的设计;介绍了本课题研制的六自由度机器人控制系统软件功能以及完成了机器人的调试。
[Abstract]:With the continuous expansion of industrial robot application field and the rapid development of modern industry, the performance of industrial robot is required more and more high speed, high precision, Intelligence and modularization have become the main development trend of industrial robots. This paper introduces the development status of industrial robots at home and abroad, the research status of robot singular configuration avoidance technology and trajectory planning for vibration suppression, and the kinematics of robots. The effects of singularity and acceleration on robot vibration are analyzed. The robot trajectory planning method is discussed and the kinematics and dynamics simulation of the robot is completed. In this paper, the kinematics model of the robot is established by using the improved D-H method. The inverse kinematics is analyzed and verified by simulation. The singular configuration of the robot is analyzed and simulated by the Robotics Toolbox tool of MATLAB. The singular configuration evading method of "singular decoupling damping reciprocal" is proposed. The effect of the singular configuration on the precision of the robot end actuator is effectively reduced. By analyzing the effect of acceleration on the vibration of the robot by using the dynamic and vibration equations of the robot, a new evaluation index, the joint fluctuation rate, is proposed. The validity of the method is analyzed, which provides a general reference for the selection of acceleration value. The trajectory planning method of the robot is discussed, which provides a theoretical basis for the development of the robot control system. The virtual prototype model is established based on ADAMS. The kinematics and dynamics simulation analysis is carried out, which provides a reliable basis for verifying the structure of the robot, the design of the control system and the debugging of the physical prototype. The overall scheme design of the six-degree-of-freedom joint robot is completed. Including driving system selection, transmission system design, control cabinet design, motion controller type selection, teacher selection and key function definition, glue coating device design; This paper introduces the software function of the six-DOF robot control system and the debugging of the robot.
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242

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本文编号：1605394