面向双臂协调的运动规划方法研究

发布时间：2021-04-19 13:13

　　随着机器人技术的发展及其应用领域的扩展,单个机器人在结构化场景的应用存在很大的局限性,已无法满足当前工厂智能化的需求,而双臂协调系统具有负载能力强、工作效率高、工作空间大等优势,得到了国内外研究人员的广泛关注。但双臂的协调控制是非常困难的,如何使双臂在执行任务过程中保持运动的协调一致是协调控制中最为核心的问题,同时也是完成协调任务的基础。因此本文以双臂协调的运动规划方法为研究对象,针对不同类型的协调运动过程,研究其运动规划方法,实现双臂在协调过程中无碰、平稳、精确、同步地运动。具体研究内容如下:首先,建立单臂的运动学模型,并采用几何法和解析法结合的方式简化逆运动学求解过程;针对现有标定算法的不足,设计了一个适用于工业现场的基坐标系标定算法,该算法通过构建空间公共靶标坐标系进行标定,同时改进了取点方式,简化了求解过程;此外,针对双臂松协调运动和紧协调运动过程,分别进行了运动学分析,为双臂运动规划方法的研究提供了基础。针对双臂在协调运动过程中可能发生碰撞及为了保证双臂安全可靠运行,在运动控制器进行插补计算时需要进行碰撞检测的情况,本文基于包围体技术和层次分解技术提出了一个适用于双臂协调系统... 

【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】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 双臂协调系统国内外研究现状
    1.3 双臂运动规划相关技术国内外研究现状
        1.3.1 双臂协调运动分类
        1.3.2 双臂基坐标系标定研究现状
        1.3.3 双臂碰撞检测与避障路径规划技术研究现状
        1.3.4 双臂协调运动规划技术研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 双臂基坐标系标定与运动学分析
    2.1 引言
    2.2 单臂运动学建模
    2.3 双臂基坐标系标定算法
        2.3.1 基坐标系标定原理
        2.3.2 基坐标系标定误差来源分析
        2.3.3 基坐标系标定仿真
    2.4 双臂协调系统运动学分析
        2.4.1 基于松协调运动的双臂协调运动学分析
        2.4.2 基于紧协调运动的双臂协调运动学分析
    2.5 本章小结
第3章 双臂碰撞检测及松协调避障运动规划方法研究
    3.1 引言
    3.2 碰撞检测算法研究
        3.2.1 碰撞检测算法的数学基础
        3.2.2 碰撞检测模型的建立
        3.2.3 基于深度优先搜索的重叠检测算法
    3.3 双臂松协调避障运动规划方法研究
        3.3.1 基本RRT算法研究
        3.3.2 改进RRT算法研究
        3.3.3 基于改进RRT算法的双臂运动规划方法
    3.4 仿真实验
        3.4.1 双臂避障运动规划仿真
        3.4.2 基于协调搬运任务的双臂避障运动规划仿真
    3.5 本章小结
第4章 双臂紧协调运动规划方法研究
    4.1 引言
    4.2 双臂紧协调路径规划算法研究
    4.3 笛卡尔空间轨迹规划算法研究
        4.3.1 自适应速度规划算法
        4.3.2 笛卡尔空间位置规划算法
        4.3.3 笛卡尔空间姿态规划算法
    4.4 双臂紧协调运动规划研究与仿真实验
        4.4.1 双臂紧协调运动规划研究
        4.4.2 位置规划仿真
        4.4.3 姿态规划仿真
    4.5 本章小结
第5章 双臂协调系统平台搭建及实验研究
    5.1 引言
    5.2 双臂协调系统实验平台搭建
        5.2.1 双臂协调控制系统
        5.2.2 硬件平台搭建
    5.3 双臂协调运动规划实验验证
        5.3.1 双臂协调系统坐标系建立
        5.3.2 双臂基坐标系标定实验
        5.3.3 双臂松协调运动实验
        5.3.4 双臂紧协调运动实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 王浩.  中国新技术新产品. 2018(03)
[2]双机器人主从协调控制系统研究[J]. 王雷,徐翔鸣.  工业控制计算机. 2017(05)
[3]“中国制造2025”与“工业4.0”的比较及推进路径研究[J]. 邵安菊.  上海市经济管理干部学院学报. 2017(02)
[4]基于双机器人协调焊接标定算法[J]. 侯仰强,王天琪,李亮玉,岳建锋,刘晓辉.  焊接学报. 2017(02)
[5]分布式环境下基于方向包围盒的碰撞检测[J]. 王亮,沈建京,易卓.  计算机应用. 2014(S1)
[6]基于混合包围体层次树的机器人碰撞检测试验[J]. 陈琳,戴骏,冯俊杰,黄炳琼,董海涛,潘海鸿.  武汉理工大学学报. 2014(02)
[7]机械手笛卡尔空间轨迹规划研究[J]. 林仕高,刘晓麟,欧元贤.  机械设计与制造. 2013(03)
[8]多机器人协作系统轨迹约束关系分析及示教方法[J]. 孟石,戴先中,甘亚辉.  机器人. 2012(05)
[9]基于Sphere和OBB混合的碰撞检测算法[J]. 文卫蔚,范利君,白云菲.  软件. 2011(05)
[10]基于遗传算法的双臂机器人模糊力/位混合控制[J]. 周军,丁希仑.  机器人. 2008(04)

博士论文
[1]双机器人协调运动方法的研究[D]. 欧阳帆.华南理工大学 2013

硕士论文
[1]面向双臂协同的阻抗控制方法研究[D]. 李坤.哈尔滨工业大学 2017
[2]面向工业机器人仿真应用的碰撞检测研究[D]. 张义德.浙江大学 2016
[3]仿人双臂协作机器人设计研究[D]. 房立龙.中国科学技术大学 2015
[4]多机器人协作焊接系统的算法研究与仿真实现[D]. 张曦.东南大学 2015
[5]多工业机器人基座标系标定及协同作业研究与实现[D]. 吴潮华.浙江大学 2015
[6]多机器人系统避障与最优协调[D]. 冯俊杰.广西大学 2014



本文编号：3147619