柔性生产线双机器人协作通讯控制系统设计
发布时间：2021-11-25 21:08
本文基于D-H法建立了双机器人系统的运动学模型,通过蒙特卡洛法求得机器人的工作空间,考虑到机器人在其工作空间中各个方向上的运动能力不同,开展了双机器人的运动灵活性研究,提出了一种计算简便并且能够有效反映双机器人协调运动灵活性的性能指标,在分别研究了双机器人系统两种协调运动方式的运动学约束关系以及相应的运动控制规律后,基于灵活性分析构建了双机器人紧协调字母绘制以及冗余度机器人松协调装配电机转子与轴承的任务规划,通过MATLAB仿真和实验验证了本文双机器人可操作度指标的有效性及协调运动规划方法的正确性。在双机器人系统中,由于两台机器人的工作空间重叠,在对两台机器人进行路径规划和优化的时候,两台机器人之间不发生碰撞是前提,构建双机器人系统的碰撞检测模型是避碰路径规划的前提,研究这个问题主要涉及机器人简化建模与碰撞检测算法。针对双机器人协调作业时可能发生的碰撞问题,本文采用OBB包围盒对机器人模型进行简化建模,依托分离轴理论,基于二叉树结构对双机器人系统进行碰撞检测,在此基础上进行避碰路径规划,在笛卡尔坐标空间内设置作业栅格区间,采用Dijkstra算法规划机械臂末端避碰路径,通过直线与抛物线...
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１协调跟随运动与叠加运动??
（ａ）跟随运动（ｃｏｕｐｌｅ?ｍｏｔｉｏｎ）?（ｂ）叠加运动（ｏｖｅｒ?Ｉ?ａｙ?ｍｏｔ?ｉｏｎ）??图１－１协调跟随运动与叠加运动??目前工业现场中对于双机器人协调作业的应用仍是以松协调为主，以汽车生产线最为典型，??双机器人之间的配合主要是针对某一具体工艺的分步式作业过程，例如一台机器人夹持汽车车身??以指定待加工姿态进行等待，另一台机器人根据工艺要求与被夹持车身之间以某种运动学约束关??系进行松协调作业，整个作业系统并没有构成闭环运动链；而紧协调运动要想实现在工业现场的??实际应用，往往需要借助离线编程系统生成协调运动的路径点序列导入机器人控制柜当中，这是??由于紧协调运动的轨迹大都不具备数学描述而难以通过示教的形式在机器人中进行编程［１４］。??１．３．３协调运动灵活性优化研究现状??描述机器人运动灵活性的性能指标以Ｙｏｓｈｉｋａｗａ［１５］提出的“可操作性”、“可操作性椭球”以??及Ｓａｌｉｓｂｕｒｙ和ＣｒａｉｇＭ提出的“条件数”研究最为成熟，其核心均为描述机器人在任意方向上的??运动能力，即是否能以相同的速度沿各个方向进行运动，反映了机器人运动速度的“均匀性”。关??于机器人协调运动灵活性的研宄
人系统之间构成的闭环运动链，因此必须完成运动学闭环建模，才能实现双机器人的协调作业要??求。??针对ＫＵＫＡ公司的ＫＲ２０－３六自由度工业机器人，如图２－１所示，本文采用Ｄ－Ｈ法建模〖３７］，??根据ＫＲ?２０－３的各连杆长度及构型，建立连杆坐标系、列出Ｄ－Ｈ参数表，推导正向运动学方程，??由于Ｄ－Ｈ建模法已经相当成熟，本文不再罗列其建模的具体步骤。机器人坐标系建立如图２－２所??示，机器人相关参数见表２－１?Ｄ－Ｈ参数表，其中ａ表示连杆长度，ｄ表示连杆偏距，ａ表示扭角，??０表示关节角。??＃保崳?图２－１?ＫＵＫＡ?ＫＲ２０－３六自由度串联机器人??－８?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联踝康复机器人的设计与运动性能评价[J]. 李剑锋,张凯,张雷雨,张子康,左世平. 机械工程学报. 2019(09)
[2]空间冗余机械臂路径规划方法研究[J]. 齐志刚,黄攀峰,刘正雄,韩冬. 自动化学报. 2019(06)
[3]一种三构态变胞并联机构运动学及工作空间分析[J]. 田海波,马宏伟,马琨,魏娟. 机器人. 2019(03)
[4]双臂协调机器人相对动力学建模[J]. 张建华,许晓林,刘璇,张明路. 机械工程学报. 2019(03)
[5]基于混合包围盒与三角形相交的碰撞检测优化算法[J]. 孙敬荣,卢新明. 计算机工程与应用. 2018(19)
[6]空间多机器人协同运动规划研究[J]. 关英姿,刘文旭,焉宁,宋春林. 机械工程学报. 2019(12)
[7]改进的混合包围盒碰撞检测算法研究（英文）[J]. 王超,张志利,龙勇,王韶迪. 系统仿真学报. 2018(11)
[8]机械臂高斯运动轨迹规划及操作成功概率预估计方法[J]. 祁若龙,张珂,周维佳,王铁军. 机械工程学报. 2019(01)
[9]基于多目标遗传算法的双机器人协调焊接路径规划[J]. 侯仰强,王天琪,岳建锋,贾振威. 中国机械工程. 2018(16)
[10]基于杂交算法的机器人时间最优轨迹规划[J]. 于瑞,王成军,郭永存,张玉平. 机械传动. 2018(07)
本文编号：3518801
【文章来源】：宁夏大学宁夏回族自治区 211工程院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１协调跟随运动与叠加运动??
（ａ）跟随运动（ｃｏｕｐｌｅ?ｍｏｔｉｏｎ）?（ｂ）叠加运动（ｏｖｅｒ?Ｉ?ａｙ?ｍｏｔ?ｉｏｎ）??图１－１协调跟随运动与叠加运动??目前工业现场中对于双机器人协调作业的应用仍是以松协调为主，以汽车生产线最为典型，??双机器人之间的配合主要是针对某一具体工艺的分步式作业过程，例如一台机器人夹持汽车车身??以指定待加工姿态进行等待，另一台机器人根据工艺要求与被夹持车身之间以某种运动学约束关??系进行松协调作业，整个作业系统并没有构成闭环运动链；而紧协调运动要想实现在工业现场的??实际应用，往往需要借助离线编程系统生成协调运动的路径点序列导入机器人控制柜当中，这是??由于紧协调运动的轨迹大都不具备数学描述而难以通过示教的形式在机器人中进行编程［１４］。??１．３．３协调运动灵活性优化研究现状??描述机器人运动灵活性的性能指标以Ｙｏｓｈｉｋａｗａ［１５］提出的“可操作性”、“可操作性椭球”以??及Ｓａｌｉｓｂｕｒｙ和ＣｒａｉｇＭ提出的“条件数”研究最为成熟，其核心均为描述机器人在任意方向上的??运动能力，即是否能以相同的速度沿各个方向进行运动，反映了机器人运动速度的“均匀性”。关??于机器人协调运动灵活性的研宄
人系统之间构成的闭环运动链，因此必须完成运动学闭环建模，才能实现双机器人的协调作业要??求。??针对ＫＵＫＡ公司的ＫＲ２０－３六自由度工业机器人，如图２－１所示，本文采用Ｄ－Ｈ法建模〖３７］，??根据ＫＲ?２０－３的各连杆长度及构型，建立连杆坐标系、列出Ｄ－Ｈ参数表，推导正向运动学方程，??由于Ｄ－Ｈ建模法已经相当成熟，本文不再罗列其建模的具体步骤。机器人坐标系建立如图２－２所??示，机器人相关参数见表２－１?Ｄ－Ｈ参数表，其中ａ表示连杆长度，ｄ表示连杆偏距，ａ表示扭角，??０表示关节角。??＃保崳?图２－１?ＫＵＫＡ?ＫＲ２０－３六自由度串联机器人??－８?－??
【参考文献】：
期刊论文
[1]并联踝康复机器人的设计与运动性能评价[J]. 李剑锋,张凯,张雷雨,张子康,左世平. 机械工程学报. 2019(09)
[2]空间冗余机械臂路径规划方法研究[J]. 齐志刚,黄攀峰,刘正雄,韩冬. 自动化学报. 2019(06)
[3]一种三构态变胞并联机构运动学及工作空间分析[J]. 田海波,马宏伟,马琨,魏娟. 机器人. 2019(03)
[4]双臂协调机器人相对动力学建模[J]. 张建华,许晓林,刘璇,张明路. 机械工程学报. 2019(03)
[5]基于混合包围盒与三角形相交的碰撞检测优化算法[J]. 孙敬荣,卢新明. 计算机工程与应用. 2018(19)
[6]空间多机器人协同运动规划研究[J]. 关英姿,刘文旭,焉宁,宋春林. 机械工程学报. 2019(12)
[7]改进的混合包围盒碰撞检测算法研究（英文）[J]. 王超,张志利,龙勇,王韶迪. 系统仿真学报. 2018(11)
[8]机械臂高斯运动轨迹规划及操作成功概率预估计方法[J]. 祁若龙,张珂,周维佳,王铁军. 机械工程学报. 2019(01)
[9]基于多目标遗传算法的双机器人协调焊接路径规划[J]. 侯仰强,王天琪,岳建锋,贾振威. 中国机械工程. 2018(16)
[10]基于杂交算法的机器人时间最优轨迹规划[J]. 于瑞,王成军,郭永存,张玉平. 机械传动. 2018(07)
本文编号：3518801
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3518801.html
