機器人是一種能夠擴展人類工作能力的有效工具,在人類改造世界的過程中,機器人發(fā)揮著越來越舉足輕重的作用。焊接機器人是機器人家族中的一個重要分支,是機器人領(lǐng)域的重要研究方向。串聯(lián)型焊接機器人其工作范圍大、動作靈活、結(jié)構(gòu)緊湊等特點在焊接機器人研究中受到設(shè)計者和使用者青睞。對串聯(lián)型焊接機器人運動軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤的研究,一直受到學(xué)者的普遍關(guān)注。本文的主要工作內(nèi)容如下:1.對機器人的定義、研究現(xiàn)狀及其發(fā)展前景做了介紹,以ABB公司的IRB140焊接機器人為研究對象,介紹了機器人的空間位姿表示方法,通過對其參數(shù)結(jié)構(gòu)進行分析,用D-H法建立了IRB140焊接機器人的連桿坐標系,并使用蒙特卡洛法確定其工作范圍,同時對其進行了正逆運動學(xué)分析,為IRB140焊接機器人的軌跡規(guī)劃做準備。2.研究了焊接機器人軌跡規(guī)劃的一般方法。在關(guān)節(jié)空間,針對不同的約束條件,分別對IRB140焊接機器人進行了三次多項式插值的軌跡規(guī)劃、高次多項式插值的軌跡規(guī)劃和拋物線過渡的線性插值的軌跡規(guī)劃;在笛卡爾空間深入研究了IRB140焊接機器人的直線軌跡規(guī)劃和圓弧軌跡規(guī)劃,并分析了不同軌跡規(guī)劃的優(yōu)缺點。3.研究了焊接機器人的軌跡跟蹤的... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

012-2018中國工業(yè)機器人市場銷量分析

合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文14描述兩個相鄰連桿坐標系之間的空間位姿都可以用這a、、d、四個參數(shù)來表示，其中a用來表示連桿長度，用來表示連桿扭角，d用來表示兩相鄰連桿之間的距離，用來表示兩連桿之間的夾角，a、描述連桿自身的參數(shù)，d、描述相鄰連桿之間角度關(guān)系，是關(guān)節(jié)變量，a、、d是關(guān)節(jié)參數(shù)；對于平移關(guān)節(jié)d是關(guān)節(jié)變量，a、、是關(guān)節(jié)參數(shù)。如圖2.8所示為n個關(guān)節(jié)的廣義連桿系統(tǒng)，取相鄰桿件(Link)i-1和及關(guān)節(jié)(Joint)i-1、i和i+1，來研究連桿之間的齊次變換矩陣，首先建立參考坐標系{i}，參考坐標系的建立要遵循以下規(guī)則。1.iz軸與第i+1個關(guān)節(jié)軸線重合2.ix軸垂直于iz軸和i1z軸，并由關(guān)節(jié)i指向關(guān)節(jié)i+13.以i1z軸和iz軸的公垂線和iz軸的交點為原點4.iy軸通過右手坐標系規(guī)則建立根據(jù)上述D-H坐標系建立規(guī)則，可將該方法描述的焊接機器人相鄰桿件之間的關(guān)系參數(shù)總結(jié)到如下表格2.1。圖2.8標準D-H模型參數(shù)示意圖Fig2.8SchematicdiagramofstandardD-Hmodelparameters表2.1標準D-H連桿參數(shù)的含義Table2.1ThemeaningofstandardD-Hconnectingrodparameters連桿參數(shù)定義ia沿i1x軸，從i1z軸移動到iz軸的偏置距離i繞i1x軸（右手定則），由i1z軸轉(zhuǎn)向iz軸的偏角id沿i1z軸，從i1x軸移動到ix軸的距離i繞i1z軸（右手定則），由i1x軸轉(zhuǎn)向ix軸的關(guān)節(jié)角

第三章焊接機器人的雅可比矩陣和工作空間253.2IRB140焊接機器人的工作空間3.2.1機器人的工作空間方法串聯(lián)機器人的工作空間主要有三種方法：解析法、圖解法和數(shù)值法[21]。1.解析法解析法是通過使用包絡(luò)法推導(dǎo)出串聯(lián)機器人的工作空間，解析法雖然能夠使用方程把機器人的空間邊界表示出來，但是包絡(luò)方法過于復(fù)雜，不能夠直觀表示，不易于理解，通常適用于機器人的關(guān)節(jié)個數(shù)較少的情況下。下圖3.2為解析法的一般步驟。圖3.2解析法的一般步驟圖3.3圖解法Fig3.2GeneralstepsoftheanalyticalmethodFig3.3Graphicmethod2.圖解法針對六自由度串聯(lián)機器人，按照其機械結(jié)構(gòu)可以將關(guān)節(jié)分為兩個部分，前三個關(guān)節(jié)來表示機器人的位置信息，后三個關(guān)節(jié)來表示機器人的位姿信息，前一組可通過關(guān)節(jié)角度的范圍得到工作空間的尺寸大小[22]。圖解法的步驟是通過對兩組關(guān)節(jié)帶來的尺寸信息進行包絡(luò)，整合各個截面最終得到整個工作空間。這種方法求解機器人的工作空間具有較強的直觀性，操作起來比較快捷。但是當機器人自由度增多或機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜時，截面的圖形不易得到，圖解法就不能很好地展現(xiàn)串聯(lián)機器人的工作空間橫截面[23]。圖3.3為圖解法得到的六自由度機器人的工作空間，主要是根據(jù)每一個關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角來決定能夠到達的位置。3.數(shù)值法顧名思義，數(shù)值法就是通過數(shù)據(jù)來得到機器人的工作空間的方法。數(shù)值法的一般步驟是先大量得到不相關(guān)的各個關(guān)節(jié)角度值，然后將角度發(fā)送給機器人執(zhí)行，機器人在執(zhí)行時到達地點的位置的集合就是機器人的工作空間。數(shù)值法用來求解機器人的工作空間比較簡單，利用現(xiàn)在計算機和仿真軟件的發(fā)展就可以實現(xiàn)，數(shù)值法位置正解分析奇異位形分析角點、曲面、曲面片曲面拓撲分析拓撲邏輯圖邊界曲面方程

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]面向高速分揀的4-DOF并聯(lián)機器人軌跡規(guī)劃與實驗研究[D]. 耿志國.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 2019
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[6]巷道噴漿機械手軌跡規(guī)劃與自動控制研究[D]. 徐海喬.中國礦業(yè)大學(xué) 2019
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[8]用于相貫線焊縫的焊接機器人和變位機的運動規(guī)劃及圖形仿真[D]. 曾瑞.廣東工業(yè)大學(xué) 2019
[9]基于LinuxCNC的六軸機器人位姿規(guī)劃算法研究[D]. 林海明.華南理工大學(xué) 2019
[10]基于軌跡跟蹤控制算法的抓取機器人控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 董凡.西南交通大學(xué) 2019



本文編號：3144610