面向6R工业机器人的不规则相贯曲线轨迹规划研究

发布时间：2019-06-02 20:13

【摘要】：工业机器人在“中国制造2025”中被确立为重点发展领域。串联式六自由度(6R)工业机器人广泛应用于石油管道、船舶工业等领域。目前,6R工业机器人对管管相贯线进行焊接时需要分别进行建模和示教再现,这使得焊接效率低下。本文通过建立不规则管管相贯曲线的通用模型和研究复杂曲面上的运动轨迹,对提高生产效率和焊接质量具有重要的理论和实际意义。首先,结合机器人的D-H参数建立6R工业机器人连杆坐标系,利用D-H参数法求出其正逆运动学解。针对D-H参数法求解机器人逆运动学存在多解的问题,提出将D-H参数法和几何法相结合的求解方法。该方法利用几何法求解控制机器人位置的前三关节,利用D-H参数法求解控制机器人姿态的后三关节,这样可以简化求解过程,降低运算难度。然后,利用Matlab验证了推导结果的正确性,并进一步分析了6R工业机器人的工作空间。其次,对关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划进行了研究。运用改进的圆弧插补算法解决选取单一轴向增量导致的误差过大问题,分析了末端姿态与各个关节角之间的关系。针对焊枪姿态难以有效控制的问题,建立不规则管管相贯模型,利用主法面二分角法规划焊枪姿态,并给出一种由相贯线上任意不对称三点确定相贯线的焊枪位置插补算法。该方法解决了示教点个数与精度之间的矛盾,使示教更加简单,提高了工作效率。然后,通过仿真验证了该轨迹规划方法能精确控制焊枪的位置和姿态。最后,利用固高科技的CPAC控制器作为硬件平台,VS2010和OtoStudio软件作为软件开发平台搭建实验平台,对直线、圆弧和复杂曲面轨迹规划进行验证。实验结果表明由不对称的三点确定相贯线的轨迹规划方法是可行且简便的。本文提出的轨迹规划算法具有一定的理论与实际意义。
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【学位授予单位】：重庆邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242.2

【参考文献】

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本文编号：2491395