磨抛示教臂系统开发
发布时间：2020-12-20 07:03
在磨抛加工领域,工业机器人正逐步替代传统人力。但加工工件多样化,工件表面轮廓复杂和较高的加工质量要求使得示教任务繁重,对操作工人技术水平要求较高。为此,本文研制了一种六自由度无驱动力示教臂系统,通过人工拖动示教臂末端夹持的工件或抛光轮对工件进行示教加工,在此过程中记录各时刻示教臂各关节角度,通过一定换算实现工业机械手对工件的再现加工。首先,对示教臂本体结构进行设计。为实现示教系统模仿人工进行作业,依据人体仿生学,仿照人体手臂结构对示教臂进行设计,因而示教臂整体构型包括类似于人体手臂的肩部、大臂、小臂和手四部分。又由于人体手臂每相邻两部分都包含一个旋转和相对扭转的运动,因此分别对示教臂各部位连接结构进行旋转关节和扭转关节设计。并从轻质、便于拖拽的角度出发,对示教臂进行选材和结构优化。依照所设计示教臂结构对示教系统进行正运动学模型的建立,确定示教臂各关节角度与末端位姿关系式。考虑工业机械手与示教臂不同基坐标系下对世界坐标系中同一位置工件进行加工,应用矩阵基础运算,确定示教臂基坐标系向工业机械手基坐标系变换的位姿矩阵。对再现系统建立逆运动学模型,考虑不同位形情况下机械手多解问题,结合几何法与...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ROBCAD离线编程软件操作界面
日本 FANUC 株式会社的伴一训、有松太郎等人研发了一款离线示教设备[7]，预先在作业空间安装好图像传感器，经由处理器接受并识别传感器所采集工件的外形轮廓，通过软件对数据进行记录并模拟示教，最终生成示教轨迹。在2011 年于上海举办的工业自动化展上，FANUC 公司展出的 IR Calibration 高精度智能机器人，即使用 CCD 工业级相机实现内置视觉功能，让机器人在作业条件下根据视觉检测结果自动进行判断和处理。离线仿真也可以通过 CAM 数控编程系统和三维 CAD 数据仿真器完成，科英布拉大学的 Pedro Neto 等人利用 CAM 系统对 CAD 在三维环境下进行离线编程，并从中提取刚体空间位置和方向等信息，将信息转化为机器人运动指令[8]。哈尔滨工业大学针对航空发动机叶片磨抛任务[9]，以 RX160 机器人为加工平台，对机器人系统进行了结构参数和零位的标定，建立了空间三维模型。根据砂带磨抛工艺确定了机器人作业轨迹，并利用离线编程技术实现了砂带机对叶片的磨抛工作，如图 1.2 所示。
图 1.3 三线式示教装置 图 1.4 机器人手臂模拟装置1—位置单元 2—橡胶绳3—旋转轮 4—姿态单元J. Norberto Pires使用Anoto数字笔和纸张作为SME机器人任务的输入设备，从而使得参数化编程和指挥操作创建更为简单友好[21]。此外台北大学设计了一款数字笔示教系统[22]，该系统包括示教笔、光学标记、笔尖估计算法和动作捕捉系统。通过运动捕捉系统捕捉到标记位置，示教笔的姿态运用笔尖算法精确计算，并用于机器人运动控制框架，如图 1.5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向直接示教的机器人负载自适应零力控制[J]. 侯澈,王争,赵忆文,宋国立. 机器人. 2017(04)
[2]基于OpenGL的多机器人仿真实验平台研究及实现[J]. 付兵,胡飞飞,陈琳,潘海鸿. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[3]弧焊机器人离线编程系统[J]. 杨志龙,付永领. 航空精密制造技术. 2015(03)
[4]基于DSP和FPGA的多通道RS422总线采集技术研究[J]. 闫利军,高志远. 硅谷. 2014(14)
[5]机器人运动学逆解及奇异和多解的处理[J]. 叶上高,刘电霆. 机床与液压. 2014(03)
[6]基于机器视觉的激光再制造机器人离线自动编程研究[J]. 董玲,杨洗陈,雷剑波. 中国激光. 2013(10)
[7]面向直接示教的机器人零力控制[J]. 游有鹏,张宇,李成刚. 机械工程学报. 2014(03)
[8]喷涂机器人离线编程系统的开发[J]. 陈其忠,邹焱飚,张铁,周青松. 机床与液压. 2013(11)
[9]磨削参数对ELID内圆磨削轴承外圈的影响[J]. 李秦峰,任成祖,张开飞. 中国机械工程. 2013(09)
[10]基于ADAMS的工业机器人运动学分析和仿真[J]. 朱华炳,张娟,宋孝炳. 机械设计与制造. 2013(05)
博士论文
[1]工业机器人标定技术研究[D]. 王东署.东北大学 2006
硕士论文
[1]基于工业机器人的直接示教系统研究[D]. 刘昆.中北大学 2016
[2]免力矩传感器的机器人直接示教技术研究[D]. 黎意枫.哈尔滨工业大学 2016
[3]面向磨削的机器人参数标定与离线编程研究[D]. 赵庆江.哈尔滨工业大学 2015
[4]双工业机器人协调技术的研究[D]. 于广东.哈尔滨工业大学 2014
[5]Staubli工业机器人标定算法和实验研究[D]. 丁学亮.浙江理工大学 2014
[6]基于Matlab的机器人运动学系统的研究与仿真[D]. 关勇.合肥工业大学 2004
本文编号：2927435
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
ROBCAD离线编程软件操作界面
日本 FANUC 株式会社的伴一训、有松太郎等人研发了一款离线示教设备[7]，预先在作业空间安装好图像传感器，经由处理器接受并识别传感器所采集工件的外形轮廓，通过软件对数据进行记录并模拟示教，最终生成示教轨迹。在2011 年于上海举办的工业自动化展上，FANUC 公司展出的 IR Calibration 高精度智能机器人，即使用 CCD 工业级相机实现内置视觉功能，让机器人在作业条件下根据视觉检测结果自动进行判断和处理。离线仿真也可以通过 CAM 数控编程系统和三维 CAD 数据仿真器完成，科英布拉大学的 Pedro Neto 等人利用 CAM 系统对 CAD 在三维环境下进行离线编程，并从中提取刚体空间位置和方向等信息，将信息转化为机器人运动指令[8]。哈尔滨工业大学针对航空发动机叶片磨抛任务[9]，以 RX160 机器人为加工平台，对机器人系统进行了结构参数和零位的标定，建立了空间三维模型。根据砂带磨抛工艺确定了机器人作业轨迹，并利用离线编程技术实现了砂带机对叶片的磨抛工作，如图 1.2 所示。
图 1.3 三线式示教装置 图 1.4 机器人手臂模拟装置1—位置单元 2—橡胶绳3—旋转轮 4—姿态单元J. Norberto Pires使用Anoto数字笔和纸张作为SME机器人任务的输入设备，从而使得参数化编程和指挥操作创建更为简单友好[21]。此外台北大学设计了一款数字笔示教系统[22]，该系统包括示教笔、光学标记、笔尖估计算法和动作捕捉系统。通过运动捕捉系统捕捉到标记位置，示教笔的姿态运用笔尖算法精确计算，并用于机器人运动控制框架，如图 1.5 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]面向直接示教的机器人负载自适应零力控制[J]. 侯澈,王争,赵忆文,宋国立. 机器人. 2017(04)
[2]基于OpenGL的多机器人仿真实验平台研究及实现[J]. 付兵,胡飞飞,陈琳,潘海鸿. 组合机床与自动化加工技术. 2016(01)
[3]弧焊机器人离线编程系统[J]. 杨志龙,付永领. 航空精密制造技术. 2015(03)
[4]基于DSP和FPGA的多通道RS422总线采集技术研究[J]. 闫利军,高志远. 硅谷. 2014(14)
[5]机器人运动学逆解及奇异和多解的处理[J]. 叶上高,刘电霆. 机床与液压. 2014(03)
[6]基于机器视觉的激光再制造机器人离线自动编程研究[J]. 董玲,杨洗陈,雷剑波. 中国激光. 2013(10)
[7]面向直接示教的机器人零力控制[J]. 游有鹏,张宇,李成刚. 机械工程学报. 2014(03)
[8]喷涂机器人离线编程系统的开发[J]. 陈其忠,邹焱飚,张铁,周青松. 机床与液压. 2013(11)
[9]磨削参数对ELID内圆磨削轴承外圈的影响[J]. 李秦峰,任成祖,张开飞. 中国机械工程. 2013(09)
[10]基于ADAMS的工业机器人运动学分析和仿真[J]. 朱华炳,张娟,宋孝炳. 机械设计与制造. 2013(05)
博士论文
[1]工业机器人标定技术研究[D]. 王东署.东北大学 2006
硕士论文
[1]基于工业机器人的直接示教系统研究[D]. 刘昆.中北大学 2016
[2]免力矩传感器的机器人直接示教技术研究[D]. 黎意枫.哈尔滨工业大学 2016
[3]面向磨削的机器人参数标定与离线编程研究[D]. 赵庆江.哈尔滨工业大学 2015
[4]双工业机器人协调技术的研究[D]. 于广东.哈尔滨工业大学 2014
[5]Staubli工业机器人标定算法和实验研究[D]. 丁学亮.浙江理工大学 2014
[6]基于Matlab的机器人运动学系统的研究与仿真[D]. 关勇.合肥工业大学 2004
本文编号：2927435
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