重载机器人关节刚度辨识与轨迹规划方法研究与实现
发布时间：2022-01-02 14:01
相对于传统的轻载机器人来讲,重载机器人负载大,尤其在高速运动情况下,机器人关节处柔性导致重载机器人运动轨迹定位精度低、机器人运动性能差等问题。随着重载机器人负载自重比的增大,重载机器人关节柔性带来的问题将更加突出。在此背景下,本文以江苏省科技成果转化专项资金项目“高速重载工业机器人核心技术的研发及产业化（BA2015004）”为依托,以和企业合作自主研发的150kg重载机器人为对象,开展了重载机器人关节刚度参数辨识与重载机器人轨迹规划等问题的研究。主要内容如下:针对重载机器人关节刚度建模及关节刚度参数辨识问题,本文采用了一种准确辨识重载机器人关节刚度参数的方法。首先对机器人末端笛卡尔刚度和各关节刚度分别进行定义,构建了从末端受力到各关节形变角的数学模型;在此基础上设计了一种基于偏置板的机器人刚度辨识方法,通过设计安装在法兰盘末端的偏置板,并推导了从偏置板到法兰盘末端运动学模型及力和力矩转换模型,从而更有效地计算出重载工业机器人法兰盘的作用力;最终利用激光跟踪仪测量出重载机器人位姿偏差,并结合最小二乘方法进而辨识出重载工业机器人六个关节的关节刚度参数。针对重载机器人在大负载情况下,机器人...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外重载机器人产品
(a)新松 SRB 系列重载机器人 (b) 新松 500kg 重载机器人图 1-2 国内新松重载机器人重载机器人关节处柔性导致机器人在运动时轨迹定位精度低，在重载机器人控制及提高机器人轨迹定位精度等领域，重载机器人关节刚度参数提供了重要的依据。辨识重载机器人关节刚度参数是机器人研究的重要内容之一，准确地辨识出重载机器人关节刚度参数也是一个难题。由于重载机器人关节柔性的存在，重载机器人在大负载时，尤其是机器人在高速运动过程中，导致重载机器人运动轨迹定位精度低，机器人运动实际轨迹与理想规划轨迹存在较大偏差，这在重载机器人工业生产应用中产生了诸多问题。在重载机器人搬运等典型工业应用中，由于重载机器人负载惯性大，机器人在启动和停止过程中易产生抖动且机器人启动速度较慢，在重载机器人生产过程中又往往要求机器人运动速度快、生产效率高。在重载机器人搬运工业应用中，重载机器人搬运软件包对于重载机器人实际生产具有指导意义。针对上述研究背景及重载机器人领域难点问题，本文进行了相关研究。本文课题来源于江苏省科技成果转化专项资金项目“高速重载工业机器人核心技术的研发及产业化(BA2015004)”，东南大学作为项目技术依托单位。本文开展了重载机器人关节刚度参数辨识、重载机器人轨迹偏差补偿、重载机器人轨迹规划
东南大学硕士学位论文的关节刚度辨识末端施加有效的力和力矩是静载荷法测量关节刚度端施加大小和方向的力相对困难，即使在施加力的关节处产生关节力矩，进而在重载机器人法兰盘末识出机器人关节刚度参数，同时需要注意的是施加将导致关节刚度参数辨识精度低。基于上述事实，板，该偏置板解决了末端关节对于力和力矩的要求力易于施加，在机器人末端法兰盘形成的力和力矩板末端设计了三个测量点，这些测量点位于同一平测量点为重载机器人法兰盘末端姿态变化的测量提与坐标系建立
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Adams的150kg机器人运动学分析及仿真[J]. 朱建文,周波,孟正大. 工业控制计算机. 2017(07)
[2]全球工业机器人发展史简评[J]. 陈启愉,吴智恒. 机械制造. 2017(07)
[3]基于遗传算法的机械手时间能耗最优平滑轨迹规划[J]. 游玮,孔民秀,肖永强. 机器人技术与应用. 2015(05)
[4]基于解耦线性化的变刚度关节动态刚度辨识[J]. 尹鹏,李满天,查富生,王鹏飞,孙立宁. 机器人. 2015(05)
[5]重载工业机器人控制关键技术综述[J]. 游玮,孔民秀. 机器人技术与应用. 2012(05)
[6]基于矢量积法的六自由度工业机器人雅可比矩阵求解及奇异位形的分析[J]. 张鹏程,张铁. 机械设计与制造. 2011(08)
[7]工业机器人误差补偿技术的理论与实验研究[J]. 朱威,李成刚,徐兴明. 机械与电子. 2011(02)
[8]单例模式的设计与应用[J]. 夏浩波. 电脑开发与应用. 2011(01)
[9]基于MATLAB曲线拟合的应用研究[J]. 付艳茹. 吉林师范大学学报(自然科学版). 2010(02)
[10]工业机器人关节空间的插值轨迹规划[J]. 凌家良,施荣华,王国才. 惠州学院学报(自然科学版). 2009(03)
博士论文
[1]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
硕士论文
[1]重载FSW机器人关节柔性分析与焊缝布局优化方法研究与实现[D]. 朱建文.东南大学 2017
[2]基于D-H参数精确标定的工业机器人关节刚度辨识[D]. 刘本德.天津大学 2014
[3]6R型工业机器人关节刚度辨识与实验研究[D]. 陈玉山.华中科技大学 2011
[4]工业机器人笛卡尔空间轨迹规划的研究[D]. 陈伟华.华南理工大学 2010
[5]工业机器人刚度的辨识方法与性能分析[D]. 张玄辉.华中科技大学 2009
本文编号：3564304
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：108 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外重载机器人产品
(a)新松 SRB 系列重载机器人 (b) 新松 500kg 重载机器人图 1-2 国内新松重载机器人重载机器人关节处柔性导致机器人在运动时轨迹定位精度低，在重载机器人控制及提高机器人轨迹定位精度等领域，重载机器人关节刚度参数提供了重要的依据。辨识重载机器人关节刚度参数是机器人研究的重要内容之一，准确地辨识出重载机器人关节刚度参数也是一个难题。由于重载机器人关节柔性的存在，重载机器人在大负载时，尤其是机器人在高速运动过程中，导致重载机器人运动轨迹定位精度低，机器人运动实际轨迹与理想规划轨迹存在较大偏差，这在重载机器人工业生产应用中产生了诸多问题。在重载机器人搬运等典型工业应用中，由于重载机器人负载惯性大，机器人在启动和停止过程中易产生抖动且机器人启动速度较慢，在重载机器人生产过程中又往往要求机器人运动速度快、生产效率高。在重载机器人搬运工业应用中，重载机器人搬运软件包对于重载机器人实际生产具有指导意义。针对上述研究背景及重载机器人领域难点问题，本文进行了相关研究。本文课题来源于江苏省科技成果转化专项资金项目“高速重载工业机器人核心技术的研发及产业化(BA2015004)”，东南大学作为项目技术依托单位。本文开展了重载机器人关节刚度参数辨识、重载机器人轨迹偏差补偿、重载机器人轨迹规划
东南大学硕士学位论文的关节刚度辨识末端施加有效的力和力矩是静载荷法测量关节刚度端施加大小和方向的力相对困难，即使在施加力的关节处产生关节力矩，进而在重载机器人法兰盘末识出机器人关节刚度参数，同时需要注意的是施加将导致关节刚度参数辨识精度低。基于上述事实，板，该偏置板解决了末端关节对于力和力矩的要求力易于施加，在机器人末端法兰盘形成的力和力矩板末端设计了三个测量点，这些测量点位于同一平测量点为重载机器人法兰盘末端姿态变化的测量提与坐标系建立
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Adams的150kg机器人运动学分析及仿真[J]. 朱建文,周波,孟正大. 工业控制计算机. 2017(07)
[2]全球工业机器人发展史简评[J]. 陈启愉,吴智恒. 机械制造. 2017(07)
[3]基于遗传算法的机械手时间能耗最优平滑轨迹规划[J]. 游玮,孔民秀,肖永强. 机器人技术与应用. 2015(05)
[4]基于解耦线性化的变刚度关节动态刚度辨识[J]. 尹鹏,李满天,查富生,王鹏飞,孙立宁. 机器人. 2015(05)
[5]重载工业机器人控制关键技术综述[J]. 游玮,孔民秀. 机器人技术与应用. 2012(05)
[6]基于矢量积法的六自由度工业机器人雅可比矩阵求解及奇异位形的分析[J]. 张鹏程,张铁. 机械设计与制造. 2011(08)
[7]工业机器人误差补偿技术的理论与实验研究[J]. 朱威,李成刚,徐兴明. 机械与电子. 2011(02)
[8]单例模式的设计与应用[J]. 夏浩波. 电脑开发与应用. 2011(01)
[9]基于MATLAB曲线拟合的应用研究[J]. 付艳茹. 吉林师范大学学报(自然科学版). 2010(02)
[10]工业机器人关节空间的插值轨迹规划[J]. 凌家良,施荣华,王国才. 惠州学院学报(自然科学版). 2009(03)
博士论文
[1]串联机器人多目标轨迹优化与运动控制研究[D]. 王会方.浙江大学 2011
硕士论文
[1]重载FSW机器人关节柔性分析与焊缝布局优化方法研究与实现[D]. 朱建文.东南大学 2017
[2]基于D-H参数精确标定的工业机器人关节刚度辨识[D]. 刘本德.天津大学 2014
[3]6R型工业机器人关节刚度辨识与实验研究[D]. 陈玉山.华中科技大学 2011
[4]工业机器人笛卡尔空间轨迹规划的研究[D]. 陈伟华.华南理工大学 2010
[5]工业机器人刚度的辨识方法与性能分析[D]. 张玄辉.华中科技大学 2009
本文编号：3564304
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