直线型协作机器人模块的可重构设计与集成
发布时间：2021-01-15 22:44
随着机器人技术的飞速发展,工业机器人广泛的在各行各业开展应用。传统工业机器人由于缺少必要的柔性,不能适应多样化的任务需求,因而人们提出了可重构模块化机器人。此类机器人可重构性好,可扩展性高,通用性强,能够根据不同的场景组合出不同种类的机器人构型,适应各类工业生产及生活场景的应用。本文针对模块化机器人系统的设计展开研究,主要包括以下内容:充分调研市场需求和行业研究现状,分析总结模块化机器人系统分类及特点,提出线性运动模块的设计需求。提出了模块化机器人驱动关节有效行程/转角比和机构有效工作空间比的概念。分析了旋转运动模块和线性运动模块两类主动驱动模块组合构型下,各自由度重构机器人构型的机构有效工作空间比与驱动模块有效行程/转角比的关系,明确高行程比线性运动模块的设计目标。设计了两个版本的线性运动模块结构,采用丝杆传动和结构零部件堆叠的方式提升线性运动模块的有效行程比,实现既定设计任务。从机构自由度的角度,分析梳理了在单自由度、两自由度、三自由度及多自由度机器人构型条件下,适用于本文线性运动模块的可重构组合方式,并实现模型的装配搭建。设计了一款全向自适应软体摇杆机器人控制器模块。首先,设计一...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模块化机器人系统示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文由度，模块内部配置控制电路与通信线缆，实现了机械结构、电子硬件、控制方法及软件等模块的可重构。通过串联方式，模块组合成了多自由度机械臂构型。图1-2CMU-RMMS模块化机器人示意图[11–13]美国的RoboticsResearchCorporation设计出一系列转动关节模块[14]。如图1-3所示。驱动模块分为侧滚关节、俯仰关节以及末端带执行器机械接口的旋转关节三类转动关节模块。多类型的关节模块设计增加了组合结构的多样性。模块通过串联方式组合成了多自由度的机械臂。图1-3RRC转动模块及串联机械臂组合构型示意图[14]此类实现串联机械臂构型的转动模块设计在工业场景也应用广泛。例如雄克、科尔摩根、UR、大族等公司均设计了相关模块[15–18]。如图1-4所示，科尔摩根公司设计了一款协作机器人模块，其为单自由度转动模块，通过连杆模块的连接，可以组合成多自由度机械臂构型，给末端安装不同的夹持器就可以应用于不同的工作场景[16]。UR机器人也是模块化关节的设计思路，系统出现问题时，只需要更换单独的模块，方便系统维护[17]。大族激光设计的模组具有两个自由度，在组合及构型结果的性能上更具优势。雄克公司也有多种类型的转动模块，可以组合成机械臂或应用于工业自动化领域[18]。广东工业大学管怡生等人于2009年设计了工业级的可重构机器人模块系统[19]。如图1-5所示，其中包括了I型转动关节、T型转动关节、夹持器关节、基座关节等。并构造出单自由度云台机器人、SCARA机器人、多自由度机械臂、双-5-
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文由度，模块内部配置控制电路与通信线缆，实现了机械结构、电子硬件、控制方法及软件等模块的可重构。通过串联方式，模块组合成了多自由度机械臂构型。图1-2CMU-RMMS模块化机器人示意图[11–13]美国的RoboticsResearchCorporation设计出一系列转动关节模块[14]。如图1-3所示。驱动模块分为侧滚关节、俯仰关节以及末端带执行器机械接口的旋转关节三类转动关节模块。多类型的关节模块设计增加了组合结构的多样性。模块通过串联方式组合成了多自由度的机械臂。图1-3RRC转动模块及串联机械臂组合构型示意图[14]此类实现串联机械臂构型的转动模块设计在工业场景也应用广泛。例如雄克、科尔摩根、UR、大族等公司均设计了相关模块[15–18]。如图1-4所示，科尔摩根公司设计了一款协作机器人模块，其为单自由度转动模块，通过连杆模块的连接，可以组合成多自由度机械臂构型，给末端安装不同的夹持器就可以应用于不同的工作场景[16]。UR机器人也是模块化关节的设计思路，系统出现问题时，只需要更换单独的模块，方便系统维护[17]。大族激光设计的模组具有两个自由度，在组合及构型结果的性能上更具优势。雄克公司也有多种类型的转动模块，可以组合成机械臂或应用于工业自动化领域[18]。广东工业大学管怡生等人于2009年设计了工业级的可重构机器人模块系统[19]。如图1-5所示，其中包括了I型转动关节、T型转动关节、夹持器关节、基座关节等。并构造出单自由度云台机器人、SCARA机器人、多自由度机械臂、双-5-
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人的现状及发展趋势研究[J]. 田闯. 中国管理信息化. 2019(20)
[2]3-PRS并联机器人概念设计与运动特性研究[J]. 汤腾飞,张俊. 机械传动. 2019(01)
[3]直线电机原理及其在精密工作台中的应用[J]. 张乾,谭立杰,程秀全,张永昌. 电子工业专用设备. 2017(06)
[4]光纤传感器的发展及应用[J]. 余子珩. 电子测试. 2017(11)
[5]4-UPU并联机构奇异研究与工作空间分析[J]. 季晔,王胜,余炳辉,朱德荣. 机床与液压. 2015(15)
[6]同构支链H4并联机构的奇异性分析[J]. 方斌,李剑锋,卿建喜. 机械工程学报. 2010(21)
[7]可重构机器人研究的现状和展望[J]. 徐超. 华中科技大学学报(自然科学版). 2004(S1)
[8]平面3-DOF机构基本构型的创新设计及应用研究[J]. 李瑞琴,邹慧君,程志刚. 华北工学院学报. 2003(04)
[9]自重构模块机器人的研究与发展现状[J]. 赵杰,张亮,杨冬,蔡鹤皋. 中国机械工程. 2002(17)
[10]PMMA塑料光纤衰减测量的研究[J]. 孙会刚,储九荣,温序铭,耿宝宏,钟力生,徐传骧. 光通信研究. 2002(02)
硕士论文
[1]串联机器人性能分析[D]. 许亚靖.燕山大学 2004
[2]可重组模块化并联机器人基本理论研究[D]. 杨宝刚.燕山大学 2002
本文编号：2979641
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
模块化机器人系统示意图
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文由度，模块内部配置控制电路与通信线缆，实现了机械结构、电子硬件、控制方法及软件等模块的可重构。通过串联方式，模块组合成了多自由度机械臂构型。图1-2CMU-RMMS模块化机器人示意图[11–13]美国的RoboticsResearchCorporation设计出一系列转动关节模块[14]。如图1-3所示。驱动模块分为侧滚关节、俯仰关节以及末端带执行器机械接口的旋转关节三类转动关节模块。多类型的关节模块设计增加了组合结构的多样性。模块通过串联方式组合成了多自由度的机械臂。图1-3RRC转动模块及串联机械臂组合构型示意图[14]此类实现串联机械臂构型的转动模块设计在工业场景也应用广泛。例如雄克、科尔摩根、UR、大族等公司均设计了相关模块[15–18]。如图1-4所示，科尔摩根公司设计了一款协作机器人模块，其为单自由度转动模块，通过连杆模块的连接，可以组合成多自由度机械臂构型，给末端安装不同的夹持器就可以应用于不同的工作场景[16]。UR机器人也是模块化关节的设计思路，系统出现问题时，只需要更换单独的模块，方便系统维护[17]。大族激光设计的模组具有两个自由度，在组合及构型结果的性能上更具优势。雄克公司也有多种类型的转动模块，可以组合成机械臂或应用于工业自动化领域[18]。广东工业大学管怡生等人于2009年设计了工业级的可重构机器人模块系统[19]。如图1-5所示，其中包括了I型转动关节、T型转动关节、夹持器关节、基座关节等。并构造出单自由度云台机器人、SCARA机器人、多自由度机械臂、双-5-
哈尔滨工业大学工程硕士学位论文由度，模块内部配置控制电路与通信线缆，实现了机械结构、电子硬件、控制方法及软件等模块的可重构。通过串联方式，模块组合成了多自由度机械臂构型。图1-2CMU-RMMS模块化机器人示意图[11–13]美国的RoboticsResearchCorporation设计出一系列转动关节模块[14]。如图1-3所示。驱动模块分为侧滚关节、俯仰关节以及末端带执行器机械接口的旋转关节三类转动关节模块。多类型的关节模块设计增加了组合结构的多样性。模块通过串联方式组合成了多自由度的机械臂。图1-3RRC转动模块及串联机械臂组合构型示意图[14]此类实现串联机械臂构型的转动模块设计在工业场景也应用广泛。例如雄克、科尔摩根、UR、大族等公司均设计了相关模块[15–18]。如图1-4所示，科尔摩根公司设计了一款协作机器人模块，其为单自由度转动模块，通过连杆模块的连接，可以组合成多自由度机械臂构型，给末端安装不同的夹持器就可以应用于不同的工作场景[16]。UR机器人也是模块化关节的设计思路，系统出现问题时，只需要更换单独的模块，方便系统维护[17]。大族激光设计的模组具有两个自由度，在组合及构型结果的性能上更具优势。雄克公司也有多种类型的转动模块，可以组合成机械臂或应用于工业自动化领域[18]。广东工业大学管怡生等人于2009年设计了工业级的可重构机器人模块系统[19]。如图1-5所示，其中包括了I型转动关节、T型转动关节、夹持器关节、基座关节等。并构造出单自由度云台机器人、SCARA机器人、多自由度机械臂、双-5-
【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人的现状及发展趋势研究[J]. 田闯. 中国管理信息化. 2019(20)
[2]3-PRS并联机器人概念设计与运动特性研究[J]. 汤腾飞,张俊. 机械传动. 2019(01)
[3]直线电机原理及其在精密工作台中的应用[J]. 张乾,谭立杰,程秀全,张永昌. 电子工业专用设备. 2017(06)
[4]光纤传感器的发展及应用[J]. 余子珩. 电子测试. 2017(11)
[5]4-UPU并联机构奇异研究与工作空间分析[J]. 季晔,王胜,余炳辉,朱德荣. 机床与液压. 2015(15)
[6]同构支链H4并联机构的奇异性分析[J]. 方斌,李剑锋,卿建喜. 机械工程学报. 2010(21)
[7]可重构机器人研究的现状和展望[J]. 徐超. 华中科技大学学报(自然科学版). 2004(S1)
[8]平面3-DOF机构基本构型的创新设计及应用研究[J]. 李瑞琴,邹慧君,程志刚. 华北工学院学报. 2003(04)
[9]自重构模块机器人的研究与发展现状[J]. 赵杰,张亮,杨冬,蔡鹤皋. 中国机械工程. 2002(17)
[10]PMMA塑料光纤衰减测量的研究[J]. 孙会刚,储九荣,温序铭,耿宝宏,钟力生,徐传骧. 光通信研究. 2002(02)
硕士论文
[1]串联机器人性能分析[D]. 许亚靖.燕山大学 2004
[2]可重组模块化并联机器人基本理论研究[D]. 杨宝刚.燕山大学 2002
本文编号：2979641
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2979641.html
