基于工业机器人的直接示教系统研究

发布时间：2017-08-22 16:00

  本文关键词：基于工业机器人的直接示教系统研究

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【摘要】：目前绝大数的工业机器人都是通过示教板或者离线编程的方式来获取轨迹路径,只有少数的机器人公司研发了基于手动拖曳的直接示教系统,且只能适用于该公司的机器人系统,对于目前大部分机器人并不适用。除此之外,由于大部分的机器人系统都是闭源,不直接对用户开放,无法通过力控制方式实现机器人的拖曳式示教。因此本文提出了一种直接示教系统的研究,在不涉及修改机器人原有控制系统的基础上实现直接示教,以此来拓宽直接示教的应用范围,使普通的非直接示教机器人也能够应用直接示教。首先提出通过一个力/力矩传感器来感知示教者的示教力以及力矩,并通过数据采集卡收集力/力矩的电压模拟信号传送到上位机PC转化成x,y,z,Rx,Ry,Rz六个方向的力/力矩信号并且进行了温度补偿以及重力补偿,然后设计了直接示教手柄用来记录示教过程中的特征轨迹点以及用来触发轨迹playback。其次,在机器人端设置判断机制来判断力/力矩变化,调用UR脚本程序将六个方向力/力矩大小方向变化转化成其相应的位移,同时按照单位时间记录示教轨迹,根据不同的应用情况设计了不同的滤波算法进行轨迹点数据处理。最后,通过示教板示教、UR机器人直接示教、本直接示教系统三种不同示教进行相同轨迹示教的实验对比测试,总结了本系统设计的优点以及设计中存在的不足及有待改进之处,更加全面实现设计功能。
【关键词】：直接示教 力/力矩传感器 数据采集卡 工业机器人
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状11-12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 本文研究的主要内容13-15
• 第二章 系统的总体方案设计15-20
• 2.1 系统的设计目标15-17
• 2.2 系统总体结构17-18
• 2.3 系统设计的实现步骤18-19
• 2.4 本章小结19-20
• 第三章 直接示教硬件系统设计20-27
• 3.1 工业机器人20-21
• 3.2 传感器的选型与主要参数21-22
• 3.3 数据采集卡选型及其主要参数22-23
• 3.4 Modbus拓展模块23-24
• 3.5 示教手柄结构设计及其实现功能24-26
• 3.6 本章小结26-27
• 第四章 直接示教系统软件设计27-46
• 4.1 系统通讯实现27-31
• 4.1.1 以太网通讯27-30
• 4.1.2 Modbus通讯30-31
• 4.2 服务器功能实现31-34
• 4.3 客户端功能实现34-37
• 4.4 数据处理37-43
• 4.4.1 源码数据转换成力/力矩信号37-38
• 4.4.2 传感器的温度补偿38-40
• 4.4.3 传感器以及示教手柄的重力补偿40-43
• 4.5 数据的打包发送43-44
• 4.5.1 服务器的数据接收与发送43-44
• 4.5.2 客户端的数据接收与发送44
• 4.6 本章小结44-46
• 第五章 示教轨迹点的滤波46-57
• 5.1 平均值滤波法46-48
• 5.2 特征点滤波法48-51
• 5.3 道格拉斯普克算法滤波51-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 系统测试与实验57-64
• 6.1 直线示教57-58
• 6.2 正方形轨迹示教58-60
• 6.3 圆形轨迹示教60-62
• 6.4 系统测试和实验结果分析62
• 6.5 本章小结62-64
• 第七章 结论64-66
• 附录 UR脚本程序介绍66-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73-74

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1 黎意枫;免力矩传感器的机器人直接示教技术研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 刘昆;基于工业机器人的直接示教系统研究[D];中北大学;2016年

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本文编号：720024