本文關(guān)鍵詞：焊接機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡多目標(biāo)優(yōu)化

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【摘要】：工業(yè)機(jī)器人自60年代初問(wèn)世以來(lái),期間經(jīng)歷了近50年的發(fā)展,現(xiàn)在已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造領(lǐng)域,成為汽車(chē)制造業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化中主要的機(jī)電一體化設(shè)備,而應(yīng)用最多的則是焊接機(jī)械臂。應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)的主要目的在于:削減生產(chǎn)人員的編制、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、以及降低勞動(dòng)強(qiáng)度的同時(shí)提高產(chǎn)品的質(zhì)量。機(jī)器人的應(yīng)用與傳統(tǒng)的機(jī)器設(shè)備的使用相比,具有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn):一是容易實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的完全自動(dòng)化;其次是與生產(chǎn)設(shè)備適應(yīng)能力的高度融合。開(kāi)發(fā)新的工業(yè)機(jī)器人是當(dāng)前熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。本文以Motoman K6機(jī)械臂為研究對(duì)象,研究在其六個(gè)自由度條件下的路徑、時(shí)間和能量?jī)?yōu)化問(wèn)題。首先對(duì)Motoman K6建立運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,研究運(yùn)動(dòng)軌跡。分別以路徑最短、時(shí)間最短和能量最短作為優(yōu)化目標(biāo),去探尋機(jī)器人最優(yōu)運(yùn)動(dòng)軌跡。論文主要完成了以下工作:1,根據(jù)Motoman K6焊接機(jī)械臂結(jié)構(gòu)參數(shù),用D-H方法建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并對(duì)機(jī)器人進(jìn)行正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)分析;2,分別在連桿和關(guān)節(jié)的笛卡爾空間中分析現(xiàn)有的機(jī)器人軌跡規(guī)劃方法。在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)控件內(nèi)利用三次多項(xiàng)式方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在空間中任一點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的軌跡規(guī)劃;3,通過(guò)焊接機(jī)器人工作空間,以路徑最短為優(yōu)化目標(biāo),用遺傳算法實(shí)現(xiàn)最短路徑規(guī)劃,并與模擬退火算法進(jìn)行比較。4,根據(jù)上面獲得的路徑,對(duì)運(yùn)行時(shí)間建立擬合函數(shù),并以時(shí)間最短為優(yōu)化目標(biāo),得到速度連續(xù)、時(shí)間最短的機(jī)器人控制方案;5,在上面獲得的路徑和時(shí)間基礎(chǔ)上,以動(dòng)能最小作為優(yōu)化目標(biāo),直接得到機(jī)器人兩節(jié)點(diǎn)之間動(dòng)能的軌跡。6,以路徑、時(shí)間最短,動(dòng)能最低為優(yōu)化目標(biāo),運(yùn)用多目標(biāo)算法NSGA-II算法和PSO粒子群算法,對(duì)焊接機(jī)械臂的軌跡進(jìn)行優(yōu)化。
【關(guān)鍵詞】：工業(yè)機(jī)器人 焊接機(jī)械臂 運(yùn)動(dòng)學(xué) 路徑優(yōu)化 時(shí)間優(yōu)化 能量?jī)?yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242.2;TG409
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 主要符號(hào)說(shuō)明8-9
• 第一章 緒論9-16
• 1.1 課題研究目的與意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-15
• 1.2.1 在焊接機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)方面11-12
• 1.2.2 在軌跡規(guī)劃方面的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀12
• 1.2.3 在軌跡優(yōu)化理論與方法方面12-15
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容15
• 1.4 本論文擬解決的問(wèn)題和創(chuàng)新點(diǎn)15-16
• 第二章 焊接機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析16-24
• 2.1 空間位姿的描述16-18
• 2.1.1 剛體空間位姿描述16-17
• 2.1.2 齊次變換17-18
• 2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立18-23
• 2.2.1 坐標(biāo)系的分配19
• 2.2.2 連桿參數(shù)和連桿坐標(biāo)系19-20
• 2.2.3 連桿變換20-22
• 2.2.4 Motoman機(jī)械臂參數(shù)模型建立22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 焊接機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真24-32
• 3.1 MOTOMAN焊接機(jī)械臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)分析24-25
• 3.2 MOTOMAN焊接機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解25-26
• 3.3 焊接機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解26-28
• 3.4 Bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求解機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解28-29
• 3.5 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解正確性驗(yàn)證29-30
• 3.6 本章小結(jié)30-32
• 第四章 優(yōu)化算法與焊槍基本軌跡優(yōu)化32-41
• 4.1 多目標(biāo)遺傳算法32-33
• 4.2 多目標(biāo)粒子群算法33-36
• 4.2.1 PSO基本原理33-35
• 4.2.2 PSO的演變35
• 4.2.3 粒子群算法的目前改進(jìn)工作35-36
• 4.3 機(jī)械臂焊槍軌跡規(guī)劃36-39
• 4.3.1 隨機(jī)點(diǎn)的軌跡規(guī)劃36-37
• 4.3.2 管道焊點(diǎn)的軌跡規(guī)劃37-39
• 4.4 本章小結(jié)39-41
• 第五章 焊接機(jī)械臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡優(yōu)化41-57
• 5.1 路徑最短為目標(biāo)的軌跡尋優(yōu)41-46
• 5.1.1 機(jī)械臂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的軌跡規(guī)劃41-42
• 5.1.2 基于路徑最短的優(yōu)化建模42-44
• 5.1.3 優(yōu)化結(jié)果與討論44-46
• 5.2 時(shí)間最少為目標(biāo)的軌跡優(yōu)化46-49
• 5.2.2 基于時(shí)間最少的優(yōu)化建模46-47
• 5.2.3 優(yōu)化結(jié)果與討論47-49
• 5.3 能量最低為目標(biāo)的軌跡優(yōu)化49-53
• 5.3.1 建立焊接機(jī)械臂的動(dòng)力學(xué)模型49-51
• 5.3.2 優(yōu)化結(jié)果與討論51-53
• 5.4 路徑、時(shí)間以及能量最優(yōu)的多目標(biāo)優(yōu)化53-56
• 5.4.1 建立多目標(biāo)優(yōu)化模型53-54
• 5.4.2 優(yōu)化結(jié)果與討論54-56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第六章 總結(jié)57-58
• 6.1 主要工作回顧57
• 6.2 本課題今后需進(jìn)一步研究的地方57-58
• 參考文獻(xiàn)58-61
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文61-62
• 致謝62

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本文編號(hào)：778109