六自由度重载工业机器人控制方法研究
发布时间：2021-05-13 20:42
随着重载工业机器人在工业自动化中扮演越来越重要的角色,对于重载的研究不断深入,从最基本的关节负载能力的提高,到机器人视觉的加入,对于提高重载机器人负载能力和智能程度都有重要的意义。本文从机器人的运动求解问题到单关节转矩输出及智能位置跟踪问题,以及机器人三维仿真平台建构进行研究。通过建立机器人运动模型,对机器人正逆运动求解进行改进,使用MATLAB对机器人运动空间进行求解,此外对于机器人的运动轨迹规划问题分别提出关节空间轨迹规划方法和笛卡尔空间轨迹规划两种方法,并通过MATLAB进行仿真求解。对于提高单关节输出转矩的问题,本文提出基于反演滑模控制算法来降低双电机同步误差,增强同步转速控制系统的鲁棒性,并通过MATLAB实验仿真验证,证明本文所提出的双电机同步算法对于减小机器人同步误差,提高控制精度具有明显的效果。最后为了提高工业机器人智能化水平,引入视觉跟踪与测量算法,实现机器人基于位置的伺服控制,并编写应用软件实现物体追踪测量,最后将设计的六自由度重载机器人三维模型导入到MATLAB中结合本文提出的运动求解及规划算法,结合视觉测量信息实现机器人的位置伺服控制。此外,在机器人操作系统RO...
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 六自由度工业机器人建模与分析
2.1 六自由度工业机器人建模
2.2 机器人工作空间的确定
2.3 本章小结
3 机械臂运动空间轨迹规划
3.1 关节空间轨迹规划
3.2 笛卡尔空间轨迹规划
3.3 MATLAB机器人轨迹仿真
3.4 本章小结
4 单关节双电机同步控制
4.1 永磁同步电机数学模型
4.2 双永磁同步电机转速同步控制结构
4.3 负载观测器设计
4.4 反演滑模控制器设计
4.5 仿真结果及分析
4.6 本章小结
5 基于视觉的工业机器人伺服控制
5.1 基于图像的视觉伺服控制结构
5.2 相机成像原理
5.3 MATLAB相机标定
5.4 基于矩形目标约束目标位姿测量
5.5 基于改进STC算法的目标跟踪
5.6 目标追踪与测量实验
5.7 基于视觉伺服位置控制实验仿真
5.8 本章小结
6 基于ROS的机器人仿真实验
6.1 ROS软件框架
6.2 ROS中建立机器人模型
6.3 ROS中建立工业机器人运动仿真
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]重载铸造机器人的位姿反解模型及仿真实验验证[J]. 杨洪涛,丁学明,杨鹏. 科学技术创新. 2018(04)
[2]基于均值漂移算法和时空上下文算法的目标跟踪[J]. 周华争,马小虎. 计算机科学. 2017(08)
[3]永磁同步电机位置跟踪系统控制仿真[J]. 刘盼. 计算机仿真. 2017(07)
[4]大场景下多目立体视觉标定方法的研究[J]. 楚圣辉,张慧萌,陈硕,孟浩,刘国忠. 现代计算机(专业版). 2017(15)
[5]时空上下文抗遮挡视觉跟踪[J]. 刘万军,董帅含,曲海成. 中国图象图形学报. 2016(08)
[6]一种基于双目视觉的手眼标定方法[J]. 沈爱华,罗印升,宋伟. 机械设计与制造工程. 2016(05)
[7]工业机器人轨迹规划研究[J]. 高帅,杜姗姗. 计算机仿真. 2015(10)
[8]激光加工机械手系统工件位姿自动校正的方法[J]. 赵艳丽,肖金陵. 激光技术. 2015(02)
[9]电驱动重载六足机器人关节转速分析方法[J]. 庄红超,高海波,邓宗全,丁亮,刘振. 机械工程学报. 2013(23)
[10]基于单位四元数机器人姿态插补算法[J]. 孔民秀,季晨. 新型工业化. 2013(08)
博士论文
[1]基于视觉的机械手目标识别及定位研究[D]. 王彦.西安理工大学 2010
硕士论文
[1]基于RGB-D的机械臂三维物理模型重建技术的研究[D]. 刘海丰.武汉工程大学 2016
[2]基于稀疏表示和时空上下文的目标跟踪方法研究[D]. 刘昭.湘潭大学 2016
[3]线结构光三维视觉测量系统的关键技术研究[D]. 李硕.广东工业大学 2016
[4]搬运机械手的抓取设计及轨迹控制研究[D]. 吴俊利.燕山大学 2016
[5]基于ARM-FPGA的视觉追踪系统的设计与实现[D]. 赖文杰.哈尔滨工业大学 2015
[6]基于STM32F4的码垛机器人运动控制器研究[D]. 何明超.上海交通大学 2015
[7]重载搬运机器人控制系统设计及关键技术研究[D]. 刘承立.上海交通大学 2015
[8]重载搬运机器人运动/载荷性能测试与评估[D]. 李树强.沈阳理工大学 2015
[9]六自由度机械臂运动学分析及轨迹规划方法研究[D]. 杨林.东北大学 2014
[10]斜导面直线驱动码垛机器人结构设计及动力学性能研究[D]. 牛金磊.广东工业大学 2014
本文编号：3184674
【文章来源】：辽宁工程技术大学辽宁省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 本文主要研究内容
2 六自由度工业机器人建模与分析
2.1 六自由度工业机器人建模
2.2 机器人工作空间的确定
2.3 本章小结
3 机械臂运动空间轨迹规划
3.1 关节空间轨迹规划
3.2 笛卡尔空间轨迹规划
3.3 MATLAB机器人轨迹仿真
3.4 本章小结
4 单关节双电机同步控制
4.1 永磁同步电机数学模型
4.2 双永磁同步电机转速同步控制结构
4.3 负载观测器设计
4.4 反演滑模控制器设计
4.5 仿真结果及分析
4.6 本章小结
5 基于视觉的工业机器人伺服控制
5.1 基于图像的视觉伺服控制结构
5.2 相机成像原理
5.3 MATLAB相机标定
5.4 基于矩形目标约束目标位姿测量
5.5 基于改进STC算法的目标跟踪
5.6 目标追踪与测量实验
5.7 基于视觉伺服位置控制实验仿真
5.8 本章小结
6 基于ROS的机器人仿真实验
6.1 ROS软件框架
6.2 ROS中建立机器人模型
6.3 ROS中建立工业机器人运动仿真
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]重载铸造机器人的位姿反解模型及仿真实验验证[J]. 杨洪涛,丁学明,杨鹏. 科学技术创新. 2018(04)
[2]基于均值漂移算法和时空上下文算法的目标跟踪[J]. 周华争,马小虎. 计算机科学. 2017(08)
[3]永磁同步电机位置跟踪系统控制仿真[J]. 刘盼. 计算机仿真. 2017(07)
[4]大场景下多目立体视觉标定方法的研究[J]. 楚圣辉,张慧萌,陈硕,孟浩,刘国忠. 现代计算机(专业版). 2017(15)
[5]时空上下文抗遮挡视觉跟踪[J]. 刘万军,董帅含,曲海成. 中国图象图形学报. 2016(08)
[6]一种基于双目视觉的手眼标定方法[J]. 沈爱华,罗印升,宋伟. 机械设计与制造工程. 2016(05)
[7]工业机器人轨迹规划研究[J]. 高帅,杜姗姗. 计算机仿真. 2015(10)
[8]激光加工机械手系统工件位姿自动校正的方法[J]. 赵艳丽,肖金陵. 激光技术. 2015(02)
[9]电驱动重载六足机器人关节转速分析方法[J]. 庄红超,高海波,邓宗全,丁亮,刘振. 机械工程学报. 2013(23)
[10]基于单位四元数机器人姿态插补算法[J]. 孔民秀,季晨. 新型工业化. 2013(08)
博士论文
[1]基于视觉的机械手目标识别及定位研究[D]. 王彦.西安理工大学 2010
硕士论文
[1]基于RGB-D的机械臂三维物理模型重建技术的研究[D]. 刘海丰.武汉工程大学 2016
[2]基于稀疏表示和时空上下文的目标跟踪方法研究[D]. 刘昭.湘潭大学 2016
[3]线结构光三维视觉测量系统的关键技术研究[D]. 李硕.广东工业大学 2016
[4]搬运机械手的抓取设计及轨迹控制研究[D]. 吴俊利.燕山大学 2016
[5]基于ARM-FPGA的视觉追踪系统的设计与实现[D]. 赖文杰.哈尔滨工业大学 2015
[6]基于STM32F4的码垛机器人运动控制器研究[D]. 何明超.上海交通大学 2015
[7]重载搬运机器人控制系统设计及关键技术研究[D]. 刘承立.上海交通大学 2015
[8]重载搬运机器人运动/载荷性能测试与评估[D]. 李树强.沈阳理工大学 2015
[9]六自由度机械臂运动学分析及轨迹规划方法研究[D]. 杨林.东北大学 2014
[10]斜导面直线驱动码垛机器人结构设计及动力学性能研究[D]. 牛金磊.广东工业大学 2014
本文编号：3184674
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