双机器人协调抛磨路径规划及控制技术研究
发布时间：2021-06-18 18:09
随着工业文明的推进,计算机技术、控制技术、智能制造等科学技术的快速发展,使得机器人加工在各个加工制造领域发挥了越来越重要的作用。机器人的柔性加工、智能化加工、数字化加工已成为未来机械加工的趋势。然而,在加工一部分较大或者复杂的自由曲面工件时,因其加工范围大且可能存在加工死角区域,导致单个机器人很难完成加工任务。由此,扩大机器人的加工区域以及加工过程的柔性化,解决因加工范围大和工件复杂而存在加工死角区域的问题就成为了当前机器人加工的迫切要求。因此提出双机器人协调加工方法就具有了更实际的应用前景。本文首先概述了自由曲面及其数学描述方法,利用NURBS建立了三维自由曲面运动学模型。针对自由曲面复杂、难加工的问题,提出了基于自由曲面曲率和机器人加工工艺相结合的分片规划方法。将自由曲面分成若干个曲率相近、抛磨工艺统一的矩形子曲面片,从而确定了双机器人抛磨加工自由曲面的路径,并进行了路径仿真研究。利用MATLAB软件中的Robotic tool工具箱,经过编写、调试程序,建立三维双机器人运动学模型。针对双机器人间的协调运动问题,运用空间投影法,通过计算两个机器人之间的坐标旋转矩阵,得到两个机器人之...
【文章来源】：长春大学吉林省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工人手
第1章绪论4年，M.J.Tsai[35]等人研制出机器人自动模具抛磨系统。此系统使用的机器人为5自由度机器人，通过力传感器使机器人抛磨工件保持恒力，并沿规划的抛磨轨迹实现对工件表面的抛磨加工；同年，西班牙马德里科技大学对机器人抛磨进行研究，建立了机器人抛磨模型，研制开发出了6自由度机器人抛磨系统[36]；加拿大瑞森大学研制成功了六自由度并联抛磨机器人[37]，如图1.2（c）所示；2007年，日本东京大学研制出一套抛磨系统[38],能够灵活对工件进行抛磨加工。2010年，Nagata[39][40]等人在机器人抛磨系统的控制系统中加入粘滑运动控制策略，使抛磨机器人的运动更加柔性化，同时具有了粘滑运动的能力，使机器人抛磨的效果得到了提高，如图1.2(b)所示；2014年，新加坡KUO.R.J[41]等人把多个视觉传感器识别模块结合到机器人工具系统中，规划机器人的抛磨加工方向，从而研制出了基于视觉传感器的机器人模具抛磨系统；2015年，Du,H.P[42]等人设计出了包括运动规划和人机界面在内的机器人控制系统软件，研发出抛磨机器人的自动抛磨技术和系统，实现了抛磨过程的高度自动化和智能化。（a）日本FS-30自动抛磨机器人（b）德国弗劳恩霍夫工业中心抛磨系统图1.2国外机器人抛磨研究现状1.3.2国内机器人抛磨的发展现状20世纪90年代，哈尔滨工业大学开发出HITDM-I型示教-再现工作方式的抛磨机器人[43]；1995年，香港城市大学的赵万康[44]等人利用扫描路径法对机器人抛磨自由曲面进行了研究；1997年，吉林大学机械与航空航天工程学院的赵继[45][46]等人采用超声波振动原理进行了机器人超声弹性抛磨系统研究；2001年，华中科技大学机械学院的袁楚明[47][48]等人研制出了机器人抛磨实验系统，并对机器人抛磨的工艺性能做了理论研究；2004年，广东工业大学开?
第1章绪论5天大学设计并开发了一种可以对复杂曲面进行抛磨加工的机器人柔性抛磨系统[50][51]；2008年，吉林大学研制出了微小抛磨机器人，用于大型工件曲面的抛磨加工[52]，如图1.3(a)所示；2012年，浙江工业大学建立了机器人连续进动抛光的运动学模型，通过试验验证了模型的准确性[53]。2013年，中国科学院宁波工程材料研究所研制出了第二代力控制抛磨机器人[54]，如图1.3(b)所示。（a）微小抛磨机器人（b）第二代力控制抛磨机器人图1.3国内机器人抛磨研究现状1.3.3多机器人抛磨的发展现状多机器人技术是将两个或两个以上的机器人放置在同一个系统中形成一个整体来完成加工任务[25]。多机器人的协作加工相比单机器人具有更多的优势[55]。多机器人系统的研究始于上世纪80年代[55]。1984年，美国Clemson大学机器人与控制实验室用DECVAXll/750计算机控制两个PUMA560机器人，并利用两个机器人进行简单的搬运实验[56]；2001年，意大利PRISMA实验室Caccavale、Natale利用两台工业机器人SMART一3S进行双机器人插孔实验[57]；2003年，美国Duke实验室的KumarM，GargD．P等利用两台ABBIRBl40工业机器人进行了协调控制实验[58]；2013年，陈友东[59]等人针对共享工作空间的双机器人人系统，提出一种双机器人碰撞检测方法和机器人简化的几何模型。同年，王殿军[60]等人研究了双机器人的协调控制，提出双机器人协调主对控制策略，并进行了验证。2017年，翟敬梅[61]等人提出了能实现自适应环境、人机共融组织和智能决策的多机器人协同作业的M2M2A(man-ormachine-to-machinetoactuation)系统。2019年，曾亮[62]研究了水路两栖环境下多机器人编队控制问题，对多地面无人车与多水面无人船构建了模型。机器人抛磨系统的研究以及投入使用，使零件的抛磨加工更加?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种双工业机器人协同加工的轨迹规划方法[J]. 尚应荣,李霆,欧道江,向珍琳. 工业控制计算机. 2019(02)
[2]基于运动学的机器人轨迹规划研究[J]. 吴秀利,张开生,陈朋威. 重型机械. 2019(01)
[3]基于变压力的CCOS光学研抛技术[J]. 叶枫菲,余德平,万勇建,刘海涛,赵洪深. 光电工程. 2018(04)
[4]关节型工业机器人轨迹规划研究综述[J]. 李黎,尚俊云,冯艳丽,淮亚文. 计算机工程与应用. 2018(05)
[5]工业机器人仿真与轨迹规划[J]. 范振全,孔维政. 山西电子技术. 2018(01)
[6]气-液-固三相磨粒流旋流流场分析及加工实验研究[J]. 计时鸣,谭云峰,谭大鹏,韩帅非,黄希欢,陈国达. 应用基础与工程科学学报. 2017(06)
[7]基于三维点云的机器人加工轨迹规划[J]. 张铁,张美辉,邹焱飚. 中国激光. 2018(05)
[8]模具自由曲面分片方法和抛光路径的规划研究[J]. 金济民,蒋立正. 制造技术与机床. 2017(09)
[9]多机器人智能协同作业M2M2A系统设计与实验研究[J]. 翟敬梅,李连中,郭培森,刘坤,黄锦洲. 机器人. 2017(04)
[10]基于改进混沌搜索算法的机器人轨迹规划[J]. 康代轲,陈明. 计算机工程与应用. 2017(14)
博士论文
[1]冗余空间机械臂的运动规划方法研究[D]. 张建霞.大连理工大学 2017
[2]面向大曲率复杂曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法研究[D]. 张鹏.兰州理工大学 2017
[3]磁流变液装置研究及其在非球面研抛中的应用[D]. 崔治.吉林大学 2009
[4]自由曲面分片研抛与轨迹规划的研究[D]. 林洁琼.吉林大学 2005
硕士论文
[1]六轴工业机器人轨迹规划的研究[D]. 岳晴晴.江苏科技大学 2019
[2]水陆两栖环境下多机器人协同编队控制[D]. 曾亮.中北大学 2019
[3]磨粒流研抛异形内曲面的大涡数值模拟及试验研究[D]. 苏宁宁.长春理工大学 2019
[4]基于多传感器融合的双机器人研抛控制技术研究[D]. 房书民.长春大学 2018
[5]基于曲面分片的自由曲面模具加工技术研究[D]. 王绪昌.山东大学 2018
[6]双机器人协调运动规划及仿真的研究[D]. 杨国.广东工业大学 2018
[7]面向复杂自由曲面的喷涂机器人作业规划方法研究与实现[D]. 张盼盼.东南大学 2016
[8]高速重载码垛机器人能耗最优轨迹规划和控制研究[D]. 张世杰.哈尔滨工业大学 2016
[9]碳化硅超声—电化学抛光仿真与研抛实验研究[D]. 孙丙镇.哈尔滨工业大学 2016
[10]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
本文编号：3237144
【文章来源】：长春大学吉林省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工人手
第1章绪论4年，M.J.Tsai[35]等人研制出机器人自动模具抛磨系统。此系统使用的机器人为5自由度机器人，通过力传感器使机器人抛磨工件保持恒力，并沿规划的抛磨轨迹实现对工件表面的抛磨加工；同年，西班牙马德里科技大学对机器人抛磨进行研究，建立了机器人抛磨模型，研制开发出了6自由度机器人抛磨系统[36]；加拿大瑞森大学研制成功了六自由度并联抛磨机器人[37]，如图1.2（c）所示；2007年，日本东京大学研制出一套抛磨系统[38],能够灵活对工件进行抛磨加工。2010年，Nagata[39][40]等人在机器人抛磨系统的控制系统中加入粘滑运动控制策略，使抛磨机器人的运动更加柔性化，同时具有了粘滑运动的能力，使机器人抛磨的效果得到了提高，如图1.2(b)所示；2014年，新加坡KUO.R.J[41]等人把多个视觉传感器识别模块结合到机器人工具系统中，规划机器人的抛磨加工方向，从而研制出了基于视觉传感器的机器人模具抛磨系统；2015年，Du,H.P[42]等人设计出了包括运动规划和人机界面在内的机器人控制系统软件，研发出抛磨机器人的自动抛磨技术和系统，实现了抛磨过程的高度自动化和智能化。（a）日本FS-30自动抛磨机器人（b）德国弗劳恩霍夫工业中心抛磨系统图1.2国外机器人抛磨研究现状1.3.2国内机器人抛磨的发展现状20世纪90年代，哈尔滨工业大学开发出HITDM-I型示教-再现工作方式的抛磨机器人[43]；1995年，香港城市大学的赵万康[44]等人利用扫描路径法对机器人抛磨自由曲面进行了研究；1997年，吉林大学机械与航空航天工程学院的赵继[45][46]等人采用超声波振动原理进行了机器人超声弹性抛磨系统研究；2001年，华中科技大学机械学院的袁楚明[47][48]等人研制出了机器人抛磨实验系统，并对机器人抛磨的工艺性能做了理论研究；2004年，广东工业大学开?
第1章绪论5天大学设计并开发了一种可以对复杂曲面进行抛磨加工的机器人柔性抛磨系统[50][51]；2008年，吉林大学研制出了微小抛磨机器人，用于大型工件曲面的抛磨加工[52]，如图1.3(a)所示；2012年，浙江工业大学建立了机器人连续进动抛光的运动学模型，通过试验验证了模型的准确性[53]。2013年，中国科学院宁波工程材料研究所研制出了第二代力控制抛磨机器人[54]，如图1.3(b)所示。（a）微小抛磨机器人（b）第二代力控制抛磨机器人图1.3国内机器人抛磨研究现状1.3.3多机器人抛磨的发展现状多机器人技术是将两个或两个以上的机器人放置在同一个系统中形成一个整体来完成加工任务[25]。多机器人的协作加工相比单机器人具有更多的优势[55]。多机器人系统的研究始于上世纪80年代[55]。1984年，美国Clemson大学机器人与控制实验室用DECVAXll/750计算机控制两个PUMA560机器人，并利用两个机器人进行简单的搬运实验[56]；2001年，意大利PRISMA实验室Caccavale、Natale利用两台工业机器人SMART一3S进行双机器人插孔实验[57]；2003年，美国Duke实验室的KumarM，GargD．P等利用两台ABBIRBl40工业机器人进行了协调控制实验[58]；2013年，陈友东[59]等人针对共享工作空间的双机器人人系统，提出一种双机器人碰撞检测方法和机器人简化的几何模型。同年，王殿军[60]等人研究了双机器人的协调控制，提出双机器人协调主对控制策略，并进行了验证。2017年，翟敬梅[61]等人提出了能实现自适应环境、人机共融组织和智能决策的多机器人协同作业的M2M2A(man-ormachine-to-machinetoactuation)系统。2019年，曾亮[62]研究了水路两栖环境下多机器人编队控制问题，对多地面无人车与多水面无人船构建了模型。机器人抛磨系统的研究以及投入使用，使零件的抛磨加工更加?
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种双工业机器人协同加工的轨迹规划方法[J]. 尚应荣,李霆,欧道江,向珍琳. 工业控制计算机. 2019(02)
[2]基于运动学的机器人轨迹规划研究[J]. 吴秀利,张开生,陈朋威. 重型机械. 2019(01)
[3]基于变压力的CCOS光学研抛技术[J]. 叶枫菲,余德平,万勇建,刘海涛,赵洪深. 光电工程. 2018(04)
[4]关节型工业机器人轨迹规划研究综述[J]. 李黎,尚俊云,冯艳丽,淮亚文. 计算机工程与应用. 2018(05)
[5]工业机器人仿真与轨迹规划[J]. 范振全,孔维政. 山西电子技术. 2018(01)
[6]气-液-固三相磨粒流旋流流场分析及加工实验研究[J]. 计时鸣,谭云峰,谭大鹏,韩帅非,黄希欢,陈国达. 应用基础与工程科学学报. 2017(06)
[7]基于三维点云的机器人加工轨迹规划[J]. 张铁,张美辉,邹焱飚. 中国激光. 2018(05)
[8]模具自由曲面分片方法和抛光路径的规划研究[J]. 金济民,蒋立正. 制造技术与机床. 2017(09)
[9]多机器人智能协同作业M2M2A系统设计与实验研究[J]. 翟敬梅,李连中,郭培森,刘坤,黄锦洲. 机器人. 2017(04)
[10]基于改进混沌搜索算法的机器人轨迹规划[J]. 康代轲,陈明. 计算机工程与应用. 2017(14)
博士论文
[1]冗余空间机械臂的运动规划方法研究[D]. 张建霞.大连理工大学 2017
[2]面向大曲率复杂曲面的喷涂机器人喷枪轨迹优化方法研究[D]. 张鹏.兰州理工大学 2017
[3]磁流变液装置研究及其在非球面研抛中的应用[D]. 崔治.吉林大学 2009
[4]自由曲面分片研抛与轨迹规划的研究[D]. 林洁琼.吉林大学 2005
硕士论文
[1]六轴工业机器人轨迹规划的研究[D]. 岳晴晴.江苏科技大学 2019
[2]水陆两栖环境下多机器人协同编队控制[D]. 曾亮.中北大学 2019
[3]磨粒流研抛异形内曲面的大涡数值模拟及试验研究[D]. 苏宁宁.长春理工大学 2019
[4]基于多传感器融合的双机器人研抛控制技术研究[D]. 房书民.长春大学 2018
[5]基于曲面分片的自由曲面模具加工技术研究[D]. 王绪昌.山东大学 2018
[6]双机器人协调运动规划及仿真的研究[D]. 杨国.广东工业大学 2018
[7]面向复杂自由曲面的喷涂机器人作业规划方法研究与实现[D]. 张盼盼.东南大学 2016
[8]高速重载码垛机器人能耗最优轨迹规划和控制研究[D]. 张世杰.哈尔滨工业大学 2016
[9]碳化硅超声—电化学抛光仿真与研抛实验研究[D]. 孙丙镇.哈尔滨工业大学 2016
[10]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
本文编号：3237144
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