机器人流水线自动装卸平台虚拟实验设计与强化学习初探
发布时间：2020-12-26 22:03
随着人类社会的快速进步,工厂里的货物装卸和搬运任务越来越多。人类劳动具有疲劳性,无法一直保持高度的准确性,并且很多装卸任务的工作环境危险不适合人类作业。为提高搬运和装卸的流程效率,本文搭建了机器人流水线自动装卸系统,并对物理系统进行了等比例虚拟仿真,减少了工业流水线在落地之前遇到的生产风险。在机器人的实际抓取过程中,会存在很多非结构化而且多样化的工作环境,研究强化机器人的学习能力显得很有必要。本文首先介绍了机器人流水线自动装卸系统的硬件组成和软件设计。硬件组成中输送系统选用直线输送机和可以360°旋转的仓储转台,搬运系统选用KUKA KR6 R900机器人和KUKA LBR IIWA 7R800机器人,控制系统选用PLC（Programmable Logic Controller）控制柜。软件设计采用分模块进行的方法,对每一个模块进行分开编程,设计了友好的HMI（Human Machine Interface）人机交互界面,实现了机器人流水线自动装卸系统能够循环往复进行作业。其次,基于V-REP（Virtual Robot Experiment Platform,虚拟机器人实验平台）建...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自动装卸系统
机器人流水线自动装卸平台虚拟实验设计与强化学习初探9图2-4KUKAKR6R900sixx机器人系统KUKAKR6R900sixx机器人本体的技术数据如表2-1。该机器人的机械手由六个关节串联而成。第一关节是机器人的足部(ROBROOT)，最后一个关节则是机器人的法兰(FLANGE)，一般直接连接机器人的抓爪。机器人各个关节轴以及附加轴都是由KRC4compact通过伺服电机控制，通过减速机将各个伺服电动机连接到机械手的各个部分。KUKAKR6R900sixx机器人可以通过KUKAsmartPAD在线示教编程，也可以在计算机上通过Sunrise.WorkVisual进行离线编程。所用的程序设计语言为KRL-KUKARobotLanguage，即库卡机器人语言。在机器人操作过程中，要保证机器人在安全的条件下运行，一般要配备相应的安全设备。比如：隔离护栏（护栏、安全门等）、紧急停止按钮、轴范围限制等等。本流水线自动装卸系统中设置了防护栅栏、安全门、紧急停止开关等安全措施[20]-[23]。KUKAKR6R900sixx的手持操作器又称为smartPAD，如图2-5所示。smartPAD操作说明如表2-2所示。KUKA机器人的重要术语如表2-3所示。表2-1KUKAKR6R900sixx机器人本体的技术数据机器人参数参数说明自由度/轴6轴机械手重量约52千克最大负载6千克最大运动范围901mm位姿重复精度＜±0.03mm
机器人流水线自动装卸平台虚拟实验设计与强化学习初探10图2-5KUKAKR6R900的smartPAD表2-2KUKAKR6R900的smartPAD按键说明序号说明序号说明1拔下smartPAD的开关2连接管理器的钥匙开关3机器人紧急停止按钮46D鼠标，手动移动机器人5按关节手动操控机器人6设置程序倍率的按键7用于设定手动倍率的按键8显示和隐藏主菜单9设定工艺程序参数的工艺键10正向启动键，手动控制机器人11逆向启动键12停止键，停止正在运行的程序13用于调出软键盘的按键
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性关节机器人有界自适应输出反馈控制（英文）[J]. Hua-shan LIU,Yong HUANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2018(07)
[2]关节型机器人轨迹规划算法及轨迹规划研究现状[J]. 孙瑛,程文韬,李公法,孔建益,蒋国璋,李喆. 长江大学学报(自科版). 2016(28)
[3]基于人工智能的机器人折弯机滑块行程研究[J]. 翁伟. 福建工程学院学报. 2016(03)
[4]硅钢片检验流水线输送机械手的设计及应用[J]. 代明,肖华,叶超. 组合机床与自动化加工技术. 2010(02)
硕士论文
[1]基于3D目标识别的工业机器人无序分拣技术研究[D]. 邱垚.西安理工大学 2019
[2]室内环境下移动机器人地图构建与路径规划技术研究[D]. 王徽.安徽工程大学 2019
[3]六轴工业机械臂运动控制系统设计与实现[D]. 齐杨.广西科技大学 2019
[4]基于DDPG强化学习的移动机器人路径规划[D]. 刘延栋.内蒙古工业大学 2019
[5]仿人机器人运动姿态的动态多目标优化研究[D]. 胡运强.哈尔滨工业大学 2019
[6]基于DDPG的智能汽车稳定性控制方法研究[D]. 宋能学.合肥工业大学 2019
[7]7-DOF喷涂机器人运动学分析及避障路径规划[D]. 甄晶博.兰州理工大学 2019
[8]库卡机器人的运动仿真及在线控制系统[D]. 陈佳楠.华北电力大学 2019
[9]基于人机交互的机器人示教研究[D]. 许扬.华南理工大学 2019
[10]码垛机器人结构优化设计与控制系统开发[D]. 赵占江.青岛大学 2018
本文编号：2940528
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自动装卸系统
机器人流水线自动装卸平台虚拟实验设计与强化学习初探9图2-4KUKAKR6R900sixx机器人系统KUKAKR6R900sixx机器人本体的技术数据如表2-1。该机器人的机械手由六个关节串联而成。第一关节是机器人的足部(ROBROOT)，最后一个关节则是机器人的法兰(FLANGE)，一般直接连接机器人的抓爪。机器人各个关节轴以及附加轴都是由KRC4compact通过伺服电机控制，通过减速机将各个伺服电动机连接到机械手的各个部分。KUKAKR6R900sixx机器人可以通过KUKAsmartPAD在线示教编程，也可以在计算机上通过Sunrise.WorkVisual进行离线编程。所用的程序设计语言为KRL-KUKARobotLanguage，即库卡机器人语言。在机器人操作过程中，要保证机器人在安全的条件下运行，一般要配备相应的安全设备。比如：隔离护栏（护栏、安全门等）、紧急停止按钮、轴范围限制等等。本流水线自动装卸系统中设置了防护栅栏、安全门、紧急停止开关等安全措施[20]-[23]。KUKAKR6R900sixx的手持操作器又称为smartPAD，如图2-5所示。smartPAD操作说明如表2-2所示。KUKA机器人的重要术语如表2-3所示。表2-1KUKAKR6R900sixx机器人本体的技术数据机器人参数参数说明自由度/轴6轴机械手重量约52千克最大负载6千克最大运动范围901mm位姿重复精度＜±0.03mm
机器人流水线自动装卸平台虚拟实验设计与强化学习初探10图2-5KUKAKR6R900的smartPAD表2-2KUKAKR6R900的smartPAD按键说明序号说明序号说明1拔下smartPAD的开关2连接管理器的钥匙开关3机器人紧急停止按钮46D鼠标，手动移动机器人5按关节手动操控机器人6设置程序倍率的按键7用于设定手动倍率的按键8显示和隐藏主菜单9设定工艺程序参数的工艺键10正向启动键，手动控制机器人11逆向启动键12停止键，停止正在运行的程序13用于调出软键盘的按键
【参考文献】：
期刊论文
[1]柔性关节机器人有界自适应输出反馈控制（英文）[J]. Hua-shan LIU,Yong HUANG. Journal of Zhejiang University-Science A（Applied Physics & Engineering）. 2018(07)
[2]关节型机器人轨迹规划算法及轨迹规划研究现状[J]. 孙瑛,程文韬,李公法,孔建益,蒋国璋,李喆. 长江大学学报(自科版). 2016(28)
[3]基于人工智能的机器人折弯机滑块行程研究[J]. 翁伟. 福建工程学院学报. 2016(03)
[4]硅钢片检验流水线输送机械手的设计及应用[J]. 代明,肖华,叶超. 组合机床与自动化加工技术. 2010(02)
硕士论文
[1]基于3D目标识别的工业机器人无序分拣技术研究[D]. 邱垚.西安理工大学 2019
[2]室内环境下移动机器人地图构建与路径规划技术研究[D]. 王徽.安徽工程大学 2019
[3]六轴工业机械臂运动控制系统设计与实现[D]. 齐杨.广西科技大学 2019
[4]基于DDPG强化学习的移动机器人路径规划[D]. 刘延栋.内蒙古工业大学 2019
[5]仿人机器人运动姿态的动态多目标优化研究[D]. 胡运强.哈尔滨工业大学 2019
[6]基于DDPG的智能汽车稳定性控制方法研究[D]. 宋能学.合肥工业大学 2019
[7]7-DOF喷涂机器人运动学分析及避障路径规划[D]. 甄晶博.兰州理工大学 2019
[8]库卡机器人的运动仿真及在线控制系统[D]. 陈佳楠.华北电力大学 2019
[9]基于人机交互的机器人示教研究[D]. 许扬.华南理工大学 2019
[10]码垛机器人结构优化设计与控制系统开发[D]. 赵占江.青岛大学 2018
本文编号：2940528
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