串联机器人控制器离线编程系统设计与实现

发布时间：2017-03-30 15:21

  本文关键词：串联机器人控制器离线编程系统设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：机器人离线编程系统是当前机器人领域研究的重点。随着制造业对柔性和智能性加工要求的不断提高,面向高质量和复杂轨迹类型的加工任务逐步成为机器人作业的主流模式。离线编程方式具有高效安全、成本低和易于实行等优点,可以克服示教编程的操作繁琐、安全性低等不足,从而提高机器人的编程效率,灵活智能地控制机器人工作。论文以六关节串联机器人MOTOMAN-MA1400为研究对象,主要完成以下内容:1.分析了MOTOMAN-MA1400机器人的机械结构特点;利用D-H矩阵建立了机器人运动学模型;给出了代数解析法求机器人正逆解的过程;提出了加权“最短行程”准则,给出了一种权重表达式;利用“最短行程”以及加权“最短行程”准则选出机器人最优逆解并进行对比分析。2.对六关节串联机器人控制器离线编程系统软件进行了总体设计,包括需求分析、系统软件结构设计、系统软件开发平台选择。3.详细设计并实现了机器人三维仿真模块,集成了3D建模模块、基于SCS(Sphere-Cylinder-Sphere,即球体-圆柱体-球体)包围结构的碰撞检测模块、轨迹规划模块等。4.根据安川机器人控制器可以识别的语言体系,详细设计并实现了离线编程管理控制模块,利用离线编写的机器人运动程序调用仿真模块进行测试,并利用实体安川机器人进行现场调试。论文设计开发的串联机器人控制器离线编程系统能够完成简单的直线和圆弧运动,为以后系统控制精度的提升奠定了基础。
【关键词】：串联机器人 离线编程 代数解析法 三维仿真 轨迹规划
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(沈阳计算技术研究所)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 引言9-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 离线编程系统的国内外发展状况11-12
• 1.2 离线编程系统设计和开发的意义12-13
• 1.3 系统设计和开发的项目背景和目标13
• 1.4 论文的组织结构和主要内容13-15
• 第二章 串联机器人运动学模型15-27
• 2.1 MOTOMAN-MA1400串联机器人15-16
• 2.2 MOTOMAN-MA1400运动学坐标系16-23
• 2.2.1 三维空间刚体位姿描述16-17
• 2.2.2 正运动学建模17-20
• 2.2.3 逆运动学建模20-23
• 2.2.3.1 代数解析解21-22
• 2.2.3.2 多重逆解选取最优解22-23
• 2.3 逆运动学求解验证分析23-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 串联机器人控制器离线编程系统总体设计27-36
• 3.1 系统软件需求分析28
• 3.2 软件系统结构设计28-30
• 3.2.1 系统功能模块设计28-29
• 3.2.2 模块间接口设计29-30
• 3.3 软件系统开发环境选择30-34
• 3.3.1 主要开发语言简介30-31
• 3.3.2 图形接口语言简介31-32
• 3.3.3 Qt开发工具32-34
• 3.3.4 OpenGL三维建模图形接口技术34
• 3.4 本章小结34-36
• 第四章 仿真模块的详细设计与实现36-54
• 4.1 创建机器人三维虚拟工作模型36-38
• 4.2 MOTOMAN-MA1400碰撞检测算法38-44
• 4.2.1 碰撞检测算法的分类39
• 4.2.2 基于SCS包围结构的机器人碰撞检测方法39-44
• 4.3 机器人运动轨迹规划44-52
• 4.3.1 速度控制44-48
• 4.3.1.1 直线加减速算法44-46
• 4.3.1.2 S型加减速算法46-48
• 4.3.2 插补算法48-52
• 4.3.2.1 空间直线轨迹规划算法48
• 4.3.2.2 圆弧插补48-51
• 4.3.2.3 NURBS插补51-52
• 4.3.3 关节空间轨迹规划52
• 4.4 本章小结52-54
• 第五章 离线编程系统软件的实现54-64
• 5.1 离线编程管理控制模块的基础支持54-56
• 5.1.1 创建编程语言体系54-56
• 5.1.2 程序离线编辑的主要方式56
• 5.2 离线编程系统的配置信息56-57
• 5.3 离线编程管理控制模块的主要功能57-61
• 5.3.1 文件操作57
• 5.3.2 运动控制程序生成57-61
• 5.4 仿真调试61-62
• 5.5 现场调试62-63
• 5.6 本章小结63-64
• 结束语64-65
• 参考文献65-67
• 发表文章67-68
• 致谢68

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