纺纱机械臂控制与虚拟仿真研究
发布时间：2021-01-03 01:36
传统筒子纱的抓取和搬运都是通过人工完成的,由于在染色过程中,化工材料比较多,对人体存在一定的伤害,本论文采用机械臂完成对筒子纱的抓取和搬运工作,并且以纺纱机械臂为背景设计一套虚拟仿真系统,最终实现Unity3D和下位机实现通信,从而在PC端实现Z对真实机械臂运动的控制和可视化的监控。本文选用某型号irb120为研究对象,以运动学为理论基础,规划运动路线。在机械臂的末端外加一个电动手爪,采用STM32控制输出高低电平来控制手爪的开合,由于机械臂自带的16路I/O输入输出,外部STM32通过点对点的方式机械臂实现通信;对于上位机,采用Unity3D,并且创建GUI人机交互界面,仿真纺纱机械臂的路径,最终PC端通过串口或者TCP/IP通信协议实现和下位机的通信,整个虚拟仿真的系统就构建完成。本文的主要内容如下:（1）首先介绍了运动学理论,这是路径规划和虚拟仿真运动学的理论基础。选用经典的D-H参数法,对几何模型建立正运动学方程;然后采用代数法法来进行运算,推导出逆向运动学的解;最后还分析了三次多项式插值法,让我们规划的运动轨迹更加平滑。（2）在机械臂的末端加上了一个电动手爪,外加一个STM3...
【文章来源】：大连工业大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＡＢＢ的两种机械臂??Ｆｉｇ．?１－１?ＡＢＢ?ｔｗｏ?ｒｏｂｏｔｓ??
图２－１正、逆向运动学示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ａｎｄ?ｉｎｖｅｒｓｅ?ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ?ｄｉａｇｒａｍ??般来说判定机械臂末端执行器相对基坐标位置的问题都归纳为求组的问题。由此可以看出正向运动学最后确定的答案是简单而且是
Ｔ?ｙ??广?＊??图２－４绕Ｘ轴旋转＆的示意图??Ｆｉｇ．?２－４?Ｒｏｔａｔｉｏｎ?６ｘ?ａｒｏｕｎｄ?ｔｈｅ?ｘ?ａｘｉｓ??所以绕义旋转Ａ的旋转矩阵为??＇ｌ?０?０??Ｒ［ｘ，?０ｘ）＝?０?ｃｏｓ＾．?－ｓｉｎ?０ｘ?Ｃ２－６）??０?ｓｉｎ?６Ｘ?ｃｏｓ?６＾，??同理，可以得到绕ｒ轴旋转和绕ｚ轴旋转＆的旋转矩阵分别是：??ｃｏｓ?６ｙ?０?ｓｉｎ?０ｙ??Ｒ（ｖ，０ｒ）＝?０?１０?（２－７）??－ｓｉｎｇ?０?ｃｏｓ?６ｖ??ｃｏｓ６．?－ｓｉｎｉ９＿?０??Ｒ［ｚ．０＿）－?ｓｉｎ＾．?ｃｏｓ０：?０?（２－８）??０?０?１??２．３齐次坐标的变换??对于原点不重合、姿态也不一样的两个坐标系丨０和丨４，可以先分解为旋??转变化和平移变换两个部分来进行操作。那么空间一个位置点在丨叫中表示为Ｖ，??在丨４中表示为＿卞，则有下式：??ＡＰ?＝?ａｂＲｂＰ?＋?ａＰｂ?（２－９）??把上
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟现实技术在航空智能制造中的应用思考与展望[J]. 帅朝林,陈雪梅,邱世广. 航空制造技术. 2016(16)
[2]基于Unity3D虚拟摄像系统中摄像机姿态定位[J]. 袁清普,石广田,赵璐. 计算机系统应用. 2016(07)
[3]基于VR的虚拟工业生产环境交互技术研究[J]. 章红波. 电子技术与软件工程. 2016(13)
[4]基于计算机视觉的虚拟现实技术在体育教学中的应用研究[J]. 郭汉,宋耀伟,张森木. 西北工业大学学报(社会科学版). 2016(02)
[5]一种3R机械臂最短路径规划方法[J]. 安凯,马佳光. 光电工程. 2014(12)
[6]Unity中的碰撞检测方法研究[J]. 杨浪. 软件导刊. 2014(07)
[7]3D场景显示技术在智能变电站辅助系统中的应用[J]. 马玫,杨鸿昌,白丁. 电气技术. 2014(07)
[8]基于迭代学习算法的机械臂系统轨迹跟踪控制[J]. 郑艳,姜悦. 东北大学学报(自然科学版). 2014(06)
[9]直觉交互界面与虚拟现实[J]. 刘国柱. 武汉理工大学学报(社会科学版). 2014(01)
[10]基于Unity3D的搬运机械手仿真[J]. 罗捷. 大众科技. 2014(01)
博士论文
[1]空间大型机械臂关节控制系统及轨迹规划研究[D]. 郭闯强.哈尔滨工业大学 2012
[2]工业机器人的高速高精度控制方法研究[D]. 刘海涛.华南理工大学 2012
[3]基于虚拟现实的机器人仿真研究[D]. 张克敏.重庆大学 2012
[4]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于ARToolKit的增强现实应用平台的研究与实现[D]. 李泽朋.中国海洋大学 2013
[2]移动机械臂的运动控制与轨迹规划算法研究[D]. 郑秀娟.武汉科技大学 2012
[3]上下料机械手的运动学及动力学分析与仿真[D]. 邢婷婷.青岛科技大学 2012
[4]五自由度机械臂运动和控制仿真分析[D]. 任崇轩.华南理工大学 2012
[5]六自由度机器人的运动优化和轨迹规划算法研究[D]. 宋婧.武汉科技大学 2011
[6]机械臂运动学算法设计[D]. 范叔炬.浙江大学 2008
[7]基于ARM核微控制器最小系统的设计与实现[D]. 苏琪.天津大学 2004
本文编号：2954051
【文章来源】：大连工业大学辽宁省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１?ＡＢＢ的两种机械臂??Ｆｉｇ．?１－１?ＡＢＢ?ｔｗｏ?ｒｏｂｏｔｓ??
图２－１正、逆向运动学示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｐｏｓｉｔｉｖｅ?ａｎｄ?ｉｎｖｅｒｓｅ?ｋｉｎｅｍａｔｉｃｓ?ｄｉａｇｒａｍ??般来说判定机械臂末端执行器相对基坐标位置的问题都归纳为求组的问题。由此可以看出正向运动学最后确定的答案是简单而且是
Ｔ?ｙ??广?＊??图２－４绕Ｘ轴旋转＆的示意图??Ｆｉｇ．?２－４?Ｒｏｔａｔｉｏｎ?６ｘ?ａｒｏｕｎｄ?ｔｈｅ?ｘ?ａｘｉｓ??所以绕义旋转Ａ的旋转矩阵为??＇ｌ?０?０??Ｒ［ｘ，?０ｘ）＝?０?ｃｏｓ＾．?－ｓｉｎ?０ｘ?Ｃ２－６）??０?ｓｉｎ?６Ｘ?ｃｏｓ?６＾，??同理，可以得到绕ｒ轴旋转和绕ｚ轴旋转＆的旋转矩阵分别是：??ｃｏｓ?６ｙ?０?ｓｉｎ?０ｙ??Ｒ（ｖ，０ｒ）＝?０?１０?（２－７）??－ｓｉｎｇ?０?ｃｏｓ?６ｖ??ｃｏｓ６．?－ｓｉｎｉ９＿?０??Ｒ［ｚ．０＿）－?ｓｉｎ＾．?ｃｏｓ０：?０?（２－８）??０?０?１??２．３齐次坐标的变换??对于原点不重合、姿态也不一样的两个坐标系丨０和丨４，可以先分解为旋??转变化和平移变换两个部分来进行操作。那么空间一个位置点在丨叫中表示为Ｖ，??在丨４中表示为＿卞，则有下式：??ＡＰ?＝?ａｂＲｂＰ?＋?ａＰｂ?（２－９）??把上
【参考文献】：
期刊论文
[1]虚拟现实技术在航空智能制造中的应用思考与展望[J]. 帅朝林,陈雪梅,邱世广. 航空制造技术. 2016(16)
[2]基于Unity3D虚拟摄像系统中摄像机姿态定位[J]. 袁清普,石广田,赵璐. 计算机系统应用. 2016(07)
[3]基于VR的虚拟工业生产环境交互技术研究[J]. 章红波. 电子技术与软件工程. 2016(13)
[4]基于计算机视觉的虚拟现实技术在体育教学中的应用研究[J]. 郭汉,宋耀伟,张森木. 西北工业大学学报(社会科学版). 2016(02)
[5]一种3R机械臂最短路径规划方法[J]. 安凯,马佳光. 光电工程. 2014(12)
[6]Unity中的碰撞检测方法研究[J]. 杨浪. 软件导刊. 2014(07)
[7]3D场景显示技术在智能变电站辅助系统中的应用[J]. 马玫,杨鸿昌,白丁. 电气技术. 2014(07)
[8]基于迭代学习算法的机械臂系统轨迹跟踪控制[J]. 郑艳,姜悦. 东北大学学报(自然科学版). 2014(06)
[9]直觉交互界面与虚拟现实[J]. 刘国柱. 武汉理工大学学报(社会科学版). 2014(01)
[10]基于Unity3D的搬运机械手仿真[J]. 罗捷. 大众科技. 2014(01)
博士论文
[1]空间大型机械臂关节控制系统及轨迹规划研究[D]. 郭闯强.哈尔滨工业大学 2012
[2]工业机器人的高速高精度控制方法研究[D]. 刘海涛.华南理工大学 2012
[3]基于虚拟现实的机器人仿真研究[D]. 张克敏.重庆大学 2012
[4]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
硕士论文
[1]基于ARToolKit的增强现实应用平台的研究与实现[D]. 李泽朋.中国海洋大学 2013
[2]移动机械臂的运动控制与轨迹规划算法研究[D]. 郑秀娟.武汉科技大学 2012
[3]上下料机械手的运动学及动力学分析与仿真[D]. 邢婷婷.青岛科技大学 2012
[4]五自由度机械臂运动和控制仿真分析[D]. 任崇轩.华南理工大学 2012
[5]六自由度机器人的运动优化和轨迹规划算法研究[D]. 宋婧.武汉科技大学 2011
[6]机械臂运动学算法设计[D]. 范叔炬.浙江大学 2008
[7]基于ARM核微控制器最小系统的设计与实现[D]. 苏琪.天津大学 2004
本文编号：2954051
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