基于造船涂装打磨机器人轨迹规划的优化控制策略研究

发布时间：2018-07-08 09:56

  本文选题：机器人 + 轨迹规划　； 参考：《上海电机学院》2016年硕士论文

【摘要】：中国造船业正经历一个高速发展的时期,对该领域工业自动化的技术要求也不断提高。船舶涂装和二次打磨除锈的自动化技术被视为造船喷涂、打磨领域中的核心技术,也是各国在造船业的商业机密。鉴于此原因,上海外高桥造船有限公司联合上海电气自动化设计研究所有限公司共同承接项目并着手于造船涂装打磨机器人的研究。本文即在此项目的研究应用背景之下,对造船涂装打磨机器人的轨迹规划和控制系统进行研究,意义巨大。轨迹规划属于机器人研究的底层规划,建立在机器人机械结构基础上,研究机器人作业运动过程中的轨迹和轨迹规划方法。首先,本文研究了三种常用的机器人轨迹规划方法,包括三次多项式函数插值法、高阶多项式函数插值法和抛物线连接的线性函数插值法。在函数插值方法的基础上结合本项目执行过程中所需的功能模块,机器人建立了三种常用的运动控制模式,包括点位运动模式、PT(位置和时间)连续运动模式和插补运动模式,并在实际的运动控制中做了前瞻预处理模式。其次,文章基于简单轨迹规划方法的基础之上,研究了三次样条函数插值法的轨迹规划方法,在此基础上再运用一个二次多项式与三角余弦函数的组合形式构成的样条函数对轨迹进行优化、拟合。本文建立在理论的基础之上,对样机进行研究、设计和实验,主要包括机器人的本体结构、控制系统、硬件系统和软件系统。从而为样机的制作提供了切实可行的方案,为此机器人应用于造船涂装打磨领域和填补在国内该领域的空白奠定基础。
[Abstract]:The shipbuilding industry in China is experiencing a period of rapid development, and the technical requirements for industrial automation in this field are also increasing. The automatic technology of ship painting and secondary grinding is regarded as the core technology in the field of shipbuilding spraying and polishing, and it is also a trade secret in the shipbuilding industry. For this reason, Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co., Ltd. and Shanghai Electric Automation Design Institute Co., Ltd. jointly undertake the project and start to study the finishing robot of shipbuilding. Under the background of the research and application of this project, this paper studies the trajectory planning and control system of shipbuilding finishing robot, which is of great significance. Trajectory planning belongs to the bottom planning of robot research. Based on the mechanical structure of robot, the trajectory and trajectory planning method in the process of robot operation is studied. Firstly, three common robot trajectory planning methods are studied, including cubic polynomial function interpolation, higher order polynomial function interpolation and parabolic linear function interpolation. Based on the function interpolation method and the function modules needed in the execution of the project, the robot has established three common motion control modes, including the point motion mode (PT) and the interpolation motion mode (position and time). In the actual motion control, the prospective preprocessing mode is done. Secondly, based on the simple trajectory planning method, this paper studies the trajectory planning method of cubic spline function interpolation method. On this basis, a spline function composed of a quadratic polynomial and a trigonometric cosine function is used to optimize and fit the trajectory. Based on the theory, the prototype is studied, designed and experimented in this paper, including the structure of robot, control system, hardware system and software system. Therefore, the robot can be used in the field of painting and grinding of shipbuilding and fill the blank in this field.
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

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本文编号：2107054