6R型工业机器人装配操作轨迹与运动规划研究
发布时间：2022-01-08 14:57
工业机器人具有通用性与可编程性强,安全性高等特点而被制造业广泛应用。工业机器人装配操作技术、焊接技术、3D打印技术等成为时下研究的热点,其中工业机器人装配操作技术已成为航天、汽车等高端制造领域的关键技术。点到点运动是传统装配机器人的主要动作。然而,随着科技的进步,工业“制造”逐渐向工业“智造”转变,传统的工业机器人拥有高速运动时机身振动无法消除、关节奇异区域运动不连续、双机协作的柔顺性差、目标识别时易感知混淆等局限性,制约了工业机器人向智能装配延伸。因此,智能装配对工业机器人现有装配操作的轨迹与运动规划技术提出严峻挑战,研究意义重大。国内外已开展大量有益的研究,但原有工业机器人装配操作轨迹与运动规划技术不能从根本上解决机器人轨迹优化时奇异值所导致的优化结果不精确或不可用,难以开发合适的优化算法;缺乏在双机协作时,主从机器人的协作路径、轨迹以及运动跟随的规划与控制,运动效率低且柔顺性差;无法有效摒除环境干扰对机器人识别目标的影响,导致机器人自主装配的成功率低、精度差。本文对6R型工业机器人从单机轨迹规划、双机协作柔顺控制、单机在线运动规划等方面入手,提出合理的轨迹优化和运动规划策略,为提...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１机器人装配过程??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｓｓｅｍｂｙ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｏｂｏｔ??
?６Ｒ型工业机器人装配操作轨迹与运动规划研宄???蔡自兴院士将机器人操作的规划按智能程度分为低层规划与高层规划，按实时性分??为离线方式与在线方式［１（）］。机器人轨迹规划属于机器人低层、离线规划，这种规划方式??基本不涉及人工智能问题，而是在机器人运动学的基础上，讨论机器人关节空间和笛卡??尔空间运动轨迹规划和生成方法［１Ｍ３］。机器人运动规划，在机器人规划中属于高层、在??线规划［１４，１５］，它从某个特定的问题状态出发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序??列，直到求得目标状态为止［１６＿１８］。??当前机器人装配操作比较成熟的是在结构化环境下，针对特定的任务，采用人工示??教的方式使机器人进行重复性的运动。这种应用方式极大地减轻了工人的劳动量，提升??了产品质量及产品效率［１９＿２１］。轴孔装配问题（Ｐｅｇ－ｉｎ－ｈｏｌｅ?ｐｒｏｂｌｅｍ，ＰＩＨＰ）在机器人装配技??术研究领域是一项受到普遍认可的、非常有代表性的问题之一。轴孔装配包含三种典型??的应用形式：单机装配、双机协作装配与单机在线自主装配，如图１．２所示。??ｉ?传感器??
下属装配厂加入Ｕｎｉｍａｔｅ机器人，大大提升了整个车间的生产效率。１９７８年，美国??Ｕｎｉｍａｔｉｏｎ?公司推出通用型机器人?ＰＵＭＡ?（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ?Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｍａｃｈｉｎｅ?ｆｏｒ?Ａｓｓｅｍｂｌｙ，??ＰＵＭＡ），利用上位机对其进行控制，在通用汽车公司装配线应用，如图１．４所示。Ｒａｉｂｅｒｔ??和Ｃｒａｉｇ将力／位混合控制方法应用到工业机器人关节中，对机器人装配行为进行力反馈??控制［３４］。美国Ｄｒａｐｅｒ实验室研制了?ＲＣＣ（Ｒｅｍｏｔｅ?Ｃｅｎｔｅｒ?Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ，?ＲＣＣ）装置应用于机??器人轴孔装配，这种装置一部分允许轴作侧向移动而不转动，另一部分允许轴绕远心转??动而不移动，分别补偿侧向误差和角度误差，实现轴孔装配［３５］。??图１．４用于装配的ＰＵＭＡ机器人??Ｆｉｇ．?１．４?ＰＵＭＡ?ｒｏｂｏｔ?ｆｏｒ?ａｓｓｅｍｂｌｙ??日本在工业机器人方面发展稍晚干美国。１９６７年，日本川崎重工与美国Ｕｎｉｍａｔｉｏｎ??公司合作并引进机器人技术。１９７３年，日本日立公司开发出一种基于视觉的螺栓装配机??器人，这种机器人在移动的同时可以通过视觉找到模具上螺栓的位置然后进行拧紧和拧??松动作。１９７４年
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于力/位混合控制的工业机器人精密轴孔装配[J]. 吴炳龙,曲道奎,徐方. 浙江大学学报(工学版). 2018(02)
[2]基于双目视觉的六自由度工业机器人控制系统研究[J]. 刘保朝. 工业仪表与自动化装置. 2017(04)
[3]视觉引导工业机器人定位抓取系统设计研究[J]. 汪汝. 数字技术与应用. 2017(07)
[4]浅析我国工业机器人技术的产业化发展[J]. 邓必懋,朱涛. 机械工程与自动化. 2017(02)
[5]基于工业机器人的未知曲面测量算法研究[J]. 王飞,晁智强,张传清,李华莹,韩寿松. 科学技术与工程. 2017(01)
[6]基于小区域融合的实时视频拼接技术[J]. 李勇,杜丙新. 吉林大学学报(理学版). 2016(06)
[7]基于ROS平台的六自由度机械臂运动规划[J]. 孟韶南,梁雁冰,师恒. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[8]基于六维力传感器的工业机器人末端负载受力感知研究[J]. 张立建,胡瑞钦,易旺民. 自动化学报. 2017(03)
[9]基于修型/射靶算法的工业机器人固定路径时间最优轨迹规划[J]. 南文虎,郑海霞,叶伯生. 机器人. 2016(02)
[10]中国工业机器人在全球价值链的地位及变化趋势[J]. 董桂才. 中国科技论坛. 2016(03)
博士论文
[1]基于迁移学习与深度卷积特征的图像标注方法研究[D]. 宋光慧.浙江大学 2017
[2]六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究[D]. 刘松国.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于视觉/力传感器的机器人柔顺装配技术研究[D]. 李海龙.燕山大学 2014
[2]仿人智能机械手孔轴装配无标定视觉伺服研究[D]. 邱静.重庆大学 2014
[3]工业机器人轨迹规划算法的研究与实现[D]. 高岩.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[4]6R型机器人腕部结构及运动学研究[D]. 刘柯.东北大学 2010
[5]视觉引导技术在工业机器人智能抓取中的应用[D]. 吕游.合肥工业大学 2009
本文编号：3576762
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：140 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１机器人装配过程??Ｆｉｇ．?１．１?Ａｓｓｅｍｂｙ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｏｂｏｔ??
?６Ｒ型工业机器人装配操作轨迹与运动规划研宄???蔡自兴院士将机器人操作的规划按智能程度分为低层规划与高层规划，按实时性分??为离线方式与在线方式［１（）］。机器人轨迹规划属于机器人低层、离线规划，这种规划方式??基本不涉及人工智能问题，而是在机器人运动学的基础上，讨论机器人关节空间和笛卡??尔空间运动轨迹规划和生成方法［１Ｍ３］。机器人运动规划，在机器人规划中属于高层、在??线规划［１４，１５］，它从某个特定的问题状态出发，寻求一系列行为动作，并建立一个操作序??列，直到求得目标状态为止［１６＿１８］。??当前机器人装配操作比较成熟的是在结构化环境下，针对特定的任务，采用人工示??教的方式使机器人进行重复性的运动。这种应用方式极大地减轻了工人的劳动量，提升??了产品质量及产品效率［１９＿２１］。轴孔装配问题（Ｐｅｇ－ｉｎ－ｈｏｌｅ?ｐｒｏｂｌｅｍ，ＰＩＨＰ）在机器人装配技??术研究领域是一项受到普遍认可的、非常有代表性的问题之一。轴孔装配包含三种典型??的应用形式：单机装配、双机协作装配与单机在线自主装配，如图１．２所示。??ｉ?传感器??
下属装配厂加入Ｕｎｉｍａｔｅ机器人，大大提升了整个车间的生产效率。１９７８年，美国??Ｕｎｉｍａｔｉｏｎ?公司推出通用型机器人?ＰＵＭＡ?（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ?Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ?Ｍａｃｈｉｎｅ?ｆｏｒ?Ａｓｓｅｍｂｌｙ，??ＰＵＭＡ），利用上位机对其进行控制，在通用汽车公司装配线应用，如图１．４所示。Ｒａｉｂｅｒｔ??和Ｃｒａｉｇ将力／位混合控制方法应用到工业机器人关节中，对机器人装配行为进行力反馈??控制［３４］。美国Ｄｒａｐｅｒ实验室研制了?ＲＣＣ（Ｒｅｍｏｔｅ?Ｃｅｎｔｅｒ?Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ，?ＲＣＣ）装置应用于机??器人轴孔装配，这种装置一部分允许轴作侧向移动而不转动，另一部分允许轴绕远心转??动而不移动，分别补偿侧向误差和角度误差，实现轴孔装配［３５］。??图１．４用于装配的ＰＵＭＡ机器人??Ｆｉｇ．?１．４?ＰＵＭＡ?ｒｏｂｏｔ?ｆｏｒ?ａｓｓｅｍｂｌｙ??日本在工业机器人方面发展稍晚干美国。１９６７年，日本川崎重工与美国Ｕｎｉｍａｔｉｏｎ??公司合作并引进机器人技术。１９７３年，日本日立公司开发出一种基于视觉的螺栓装配机??器人，这种机器人在移动的同时可以通过视觉找到模具上螺栓的位置然后进行拧紧和拧??松动作。１９７４年
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于力/位混合控制的工业机器人精密轴孔装配[J]. 吴炳龙,曲道奎,徐方. 浙江大学学报(工学版). 2018(02)
[2]基于双目视觉的六自由度工业机器人控制系统研究[J]. 刘保朝. 工业仪表与自动化装置. 2017(04)
[3]视觉引导工业机器人定位抓取系统设计研究[J]. 汪汝. 数字技术与应用. 2017(07)
[4]浅析我国工业机器人技术的产业化发展[J]. 邓必懋,朱涛. 机械工程与自动化. 2017(02)
[5]基于工业机器人的未知曲面测量算法研究[J]. 王飞,晁智强,张传清,李华莹,韩寿松. 科学技术与工程. 2017(01)
[6]基于小区域融合的实时视频拼接技术[J]. 李勇,杜丙新. 吉林大学学报(理学版). 2016(06)
[7]基于ROS平台的六自由度机械臂运动规划[J]. 孟韶南,梁雁冰,师恒. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[8]基于六维力传感器的工业机器人末端负载受力感知研究[J]. 张立建,胡瑞钦,易旺民. 自动化学报. 2017(03)
[9]基于修型/射靶算法的工业机器人固定路径时间最优轨迹规划[J]. 南文虎,郑海霞,叶伯生. 机器人. 2016(02)
[10]中国工业机器人在全球价值链的地位及变化趋势[J]. 董桂才. 中国科技论坛. 2016(03)
博士论文
[1]基于迁移学习与深度卷积特征的图像标注方法研究[D]. 宋光慧.浙江大学 2017
[2]六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究[D]. 刘松国.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于视觉/力传感器的机器人柔顺装配技术研究[D]. 李海龙.燕山大学 2014
[2]仿人智能机械手孔轴装配无标定视觉伺服研究[D]. 邱静.重庆大学 2014
[3]工业机器人轨迹规划算法的研究与实现[D]. 高岩.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2014
[4]6R型机器人腕部结构及运动学研究[D]. 刘柯.东北大学 2010
[5]视觉引导技术在工业机器人智能抓取中的应用[D]. 吕游.合肥工业大学 2009
本文编号：3576762
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