机器人抛光作业导纳控制设计与系统测试
发布时间：2022-11-05 08:32
工业机器人灵活性及重复效率高等特点在焊接、抛光等领域应用广泛。在抛光打磨领域,由于精度要求越来越高,单纯依靠机器人传统的位置控制已不能满足作业需求,因此接触力的柔顺控制对于机器人抛光作业具有重要意义。本文针对水龙头抛光作业中接触力平稳问题,设计了位置控制内环、导纳控制外环的控制系统,并通过仿真和实验测试控制系统的可行性。首先,对抛光作业的需求进行分析,阐述实验的整体框架体系;通过D-H参数和齐次坐标变换建立机器人的运动学模型,实现笛卡尔空间与关节空间的相互转换;基于拉格朗日原理建立二连杆机器人的动力学模型。其次,设计导纳控制算法,建立接触力与速度之间的关系,并通过速度积分得到的位置修正期望位置;通过PID位置控制分别调节机器人两个关节的输入力矩,进而调节机器人末端与环境接触力。通过一阶参数灵敏度方法分析导纳控制算法各参数对系统输出的影响。为减小工件重力对力传感器测量误差的影响,设计重力补偿算法。然后,建立二连杆机器人ADAMS虚拟样机,并在MATLAB/SIMULINK中搭建了控制器,包含内环位置控制和外环导纳控制。通过MATLAB计算参数灵敏度,分析导纳参数对系统输出的影响规律。通过...
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究意义及背景
1.2 工业机器人的发展现状
1.3 抛光技术的发展现状
1.3.1 抛光机器人的发展现状
1.3.2 抛光打磨方法的研究现状
1.4 机器人柔顺控制的研究现状
1.4.1 被动柔顺控制研究现状
1.4.2 主动柔顺控制的研究现状
1.5 论文的主要研究内容及体系结构
1.5.1 论文研究内容
1.5.2 论文体系结构
2 机器人运动学与动力学基础
2.1 运动学分析
2.1.1 运动学建模
2.1.2 逆运动学分析
2.2 动力学分析及建模
2.2.1 动力学描述
2.2.2 二连杆机器人的动力学模型
2.3 本章小结
3 导纳控制算法分析
3.1 主动柔顺控制算法
3.1.1 阻抗控制
3.1.2 导纳控制
3.2 导纳算法的控制分析
3.2.1 控制策略分析
3.2.2 灵敏度分析
3.3 重力补偿算法
3.3.1 重力补偿原理
3.3.2 重力补偿策略
3.4 抛光过程中的磨削力分析
3.5 本章小结
4 导纳控制设计及仿真验证
4.1 机器人的系统参数及仿真验证
4.1.1 机器人虚拟样机建模
4.1.2 ADAMS和Simulink联合仿真方案设计
4.2 参数灵敏度验证分析
4.3 ADAMS和MATIAB联合仿真实验
4.3.1 位置控制联合仿真
4.3.2 导纳控制联合仿真
4.4 本章小结
5 机器人抛光作业系统测试
5.1 系统的整体框架
5.1.1 通讯模块的搭建
5.1.2 实验环境网络搭建
5.2 实验环节中影响因素分析
5.2.1 抛光机影响因素
5.2.2 刚性与柔性连接件影响因素
5.3 系统实验测试
5.3.1 重力补偿实验
5.3.2 手动牵引实验
5.3.3 抛光作业实验
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于被动柔顺的机器人抛磨力/位混合控制方法[J]. 黄婷,孙立宁,王振华,禹鑫燚,陈国栋. 机器人. 2017(06)
[2]埃夫特机器人在打磨抛光领域的应用[J]. 李先亮,何志新. 机器人技术与应用. 2016(04)
[3]一种仿婴儿欠自由度四足爬行机器人[J]. 张秀丽,梁艳. 机器人. 2016(04)
[4]人机协作:下一代机器人的必然属性[J]. 张含阳. 机器人产业. 2016(03)
[5]“轻型臂WEE” 引领中国协作机器人新纪元[J]. 凌莉. 中国科技产业. 2016(04)
[6]Nonlinear Mathematical Modeling and Sensitivity Analysis of Hydraulic Drive Unit[J]. KONG Xiangdong,YU Bin,QUAN Lingxiao,BA Kaixian,WU Liujie. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(05)
[7]机器人复杂曲面磨抛系统的构建及实验[J]. 马凯威,刘建春,林彦锋,黄海滨,林晓辉. 制造业自动化. 2015(17)
[8]非球面精密数控研抛中研抛力的控制[J]. 史永杰,郑堤,王龙山,胡利永. 光学精密工程. 2011(05)
[9]导弹弹体内壁打磨机器人及其运动轨迹规划[J]. 孙一兰,柳洪义,王品,罗忠. 中国机械工程. 2009(07)
[10]灵敏度方法在电力系统分析与控制中的应用综述[J]. 苗峰显,郭志忠. 继电器. 2007(15)
博士论文
[1]下肢外骨骼人体运动预测与人机协调控制技术研究[D]. 龙亿.哈尔滨工业大学 2017
[2]风机叶片打磨机器人的控制研究[D]. 卜迟武.哈尔滨工程大学 2012
[3]机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D]. 李正义.华中科技大学 2011
[4]可重构模块化机器人系统关键技术研究[D]. 王卫忠.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于工业机器人的水龙头打磨抛光系统的设计与开发[D]. 黄琴.浙江工业大学 2016
[2]装配机器人作业过程控制系统应用与软件开发[D]. 赵敏.东南大学 2016
[3]工业机器人砂带抛光轨迹规划[D]. 马凯威.厦门理工学院 2016
[4]基于力控制方法的工业机器人磨削研究[D]. 刘文波.华南理工大学 2014
[5]基于力传感器的工业机器人主动柔顺装配系统研究[D]. 林君健.华南理工大学 2013
本文编号：3702257
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究意义及背景
1.2 工业机器人的发展现状
1.3 抛光技术的发展现状
1.3.1 抛光机器人的发展现状
1.3.2 抛光打磨方法的研究现状
1.4 机器人柔顺控制的研究现状
1.4.1 被动柔顺控制研究现状
1.4.2 主动柔顺控制的研究现状
1.5 论文的主要研究内容及体系结构
1.5.1 论文研究内容
1.5.2 论文体系结构
2 机器人运动学与动力学基础
2.1 运动学分析
2.1.1 运动学建模
2.1.2 逆运动学分析
2.2 动力学分析及建模
2.2.1 动力学描述
2.2.2 二连杆机器人的动力学模型
2.3 本章小结
3 导纳控制算法分析
3.1 主动柔顺控制算法
3.1.1 阻抗控制
3.1.2 导纳控制
3.2 导纳算法的控制分析
3.2.1 控制策略分析
3.2.2 灵敏度分析
3.3 重力补偿算法
3.3.1 重力补偿原理
3.3.2 重力补偿策略
3.4 抛光过程中的磨削力分析
3.5 本章小结
4 导纳控制设计及仿真验证
4.1 机器人的系统参数及仿真验证
4.1.1 机器人虚拟样机建模
4.1.2 ADAMS和Simulink联合仿真方案设计
4.2 参数灵敏度验证分析
4.3 ADAMS和MATIAB联合仿真实验
4.3.1 位置控制联合仿真
4.3.2 导纳控制联合仿真
4.4 本章小结
5 机器人抛光作业系统测试
5.1 系统的整体框架
5.1.1 通讯模块的搭建
5.1.2 实验环境网络搭建
5.2 实验环节中影响因素分析
5.2.1 抛光机影响因素
5.2.2 刚性与柔性连接件影响因素
5.3 系统实验测试
5.3.1 重力补偿实验
5.3.2 手动牵引实验
5.3.3 抛光作业实验
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于被动柔顺的机器人抛磨力/位混合控制方法[J]. 黄婷,孙立宁,王振华,禹鑫燚,陈国栋. 机器人. 2017(06)
[2]埃夫特机器人在打磨抛光领域的应用[J]. 李先亮,何志新. 机器人技术与应用. 2016(04)
[3]一种仿婴儿欠自由度四足爬行机器人[J]. 张秀丽,梁艳. 机器人. 2016(04)
[4]人机协作:下一代机器人的必然属性[J]. 张含阳. 机器人产业. 2016(03)
[5]“轻型臂WEE” 引领中国协作机器人新纪元[J]. 凌莉. 中国科技产业. 2016(04)
[6]Nonlinear Mathematical Modeling and Sensitivity Analysis of Hydraulic Drive Unit[J]. KONG Xiangdong,YU Bin,QUAN Lingxiao,BA Kaixian,WU Liujie. Chinese Journal of Mechanical Engineering. 2015(05)
[7]机器人复杂曲面磨抛系统的构建及实验[J]. 马凯威,刘建春,林彦锋,黄海滨,林晓辉. 制造业自动化. 2015(17)
[8]非球面精密数控研抛中研抛力的控制[J]. 史永杰,郑堤,王龙山,胡利永. 光学精密工程. 2011(05)
[9]导弹弹体内壁打磨机器人及其运动轨迹规划[J]. 孙一兰,柳洪义,王品,罗忠. 中国机械工程. 2009(07)
[10]灵敏度方法在电力系统分析与控制中的应用综述[J]. 苗峰显,郭志忠. 继电器. 2007(15)
博士论文
[1]下肢外骨骼人体运动预测与人机协调控制技术研究[D]. 龙亿.哈尔滨工业大学 2017
[2]风机叶片打磨机器人的控制研究[D]. 卜迟武.哈尔滨工程大学 2012
[3]机器人与环境间力/位置控制技术研究与应用[D]. 李正义.华中科技大学 2011
[4]可重构模块化机器人系统关键技术研究[D]. 王卫忠.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]基于工业机器人的水龙头打磨抛光系统的设计与开发[D]. 黄琴.浙江工业大学 2016
[2]装配机器人作业过程控制系统应用与软件开发[D]. 赵敏.东南大学 2016
[3]工业机器人砂带抛光轨迹规划[D]. 马凯威.厦门理工学院 2016
[4]基于力控制方法的工业机器人磨削研究[D]. 刘文波.华南理工大学 2014
[5]基于力传感器的工业机器人主动柔顺装配系统研究[D]. 林君健.华南理工大学 2013
本文编号：3702257
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3702257.html
