噴涂機器人是噴涂業(yè)首選的自動化噴涂設備,能夠有效的提高產(chǎn)品噴涂質(zhì)量和噴涂效率,改善工人的作業(yè)環(huán)境。傳統(tǒng)六自由度機器人可以滿足在笛卡爾空間內(nèi)作業(yè)需求的位置和姿態(tài),但六自由度噴涂機器人無法保證其末端執(zhí)行器達到作業(yè)位姿的同時,躲避開障礙物體。因此,具有更高靈活性的7-DOF噴涂機器人受到更多的關(guān)注,而其相關(guān)的問題也成為了研究的熱點。本課題針對7-DOF機器人噴涂產(chǎn)品內(nèi)表面需避障的問題,對7-DOF噴涂機器人的逆運動學和避障路徑規(guī)劃進行了研究,提出了一種避障路徑算法和逆運動學求解相結(jié)合的路徑規(guī)劃方法。主要研究內(nèi)容如下:(1)對7-DOF串聯(lián)機器人的特點進行了分析,闡述了仿人手臂的機器人構(gòu)型的優(yōu)越性。以本文所建立的7-DOF噴涂機器人模型為參考,對機器人正運動學進行了分析。求解了該機器人工作空間。(2)采用解析法求解了7-DOF噴涂機器人的運動學方程逆解,采用迭代法求解了7-DOF噴涂機器人數(shù)值解。基于最佳柔順性優(yōu)化指標,提出了一種將迭代法初值作為粒子群算法粒子的方法,優(yōu)化了7-DOF噴涂機器人運動學逆解。針對基本粒子群算法求解精度不高,易陷入局部最優(yōu)的缺點,提出了一種改進的PSO算法,對粒子的初始化、慣性權(quán)重、學習因子和越界處理幾個方面進行了改進。(3)采用膠囊體和膨脹的ABBB包圍盒相結(jié)合的碰撞檢測方法,基于收斂速度更快、效率更高的雙樹RRT_Connect算法,提出了一種針對7-DOF噴涂機器人在三維空間作業(yè)的避障路徑規(guī)劃算法。首先,利用RRT_Connect算法對7-DOF噴涂機器人的末端進行了避障路徑規(guī)劃,再利用三角形法則對該路徑進行優(yōu)化,依次對從初始位姿到目標位姿的優(yōu)化路徑節(jié)點進行逆運動學問題求解,并對機器人各關(guān)節(jié)作碰撞檢測,最終生成了機器人關(guān)節(jié)空間的無碰撞運動路徑。(4)以開源的機器人可視化仿真軟件V-rep為平臺。針對所規(guī)劃的7-DOF噴涂機器人避障路徑,利用V-rep軟件模擬了該運動,以判斷機器人機構(gòu)是否與工作環(huán)境中障礙物發(fā)生碰撞,模擬驗證了所規(guī)劃路徑的有效性。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TP242
【部分圖文】：

7-DOF 噴涂機器人運動學分析及避障路徑規(guī)劃在 2014 年 11 月的中國國際工業(yè)博覽會機器人會展上，德國著名工業(yè)機器人企業(yè) Kuka 發(fā)布了該公司第一款 7-DOF 機器人 LBR iiwa，如圖 1.2 所示。LBRa 是一款靈敏型的機器人，其所有關(guān)節(jié)內(nèi)均配備了集成的高性能碰撞檢測關(guān)節(jié)傳感器，用來實現(xiàn)人機協(xié)作。LBR iiwa 具有 LBR iiwa 7 R800 和 LBR iiwa 1420 兩款型號，其有效負載分別為 7 公斤和 14 公斤。

7-DOF 噴涂機器人運動學分析及避障路徑規(guī)劃在 2014 年 11 月的中國國際工業(yè)博覽會機器人會展上，德國著名工業(yè)機器人企業(yè) Kuka 發(fā)布了該公司第一款 7-DOF 機器人 LBR iiwa，如圖 1.2 所示。LBRa 是一款靈敏型的機器人，其所有關(guān)節(jié)內(nèi)均配備了集成的高性能碰撞檢測關(guān)節(jié)傳感器，用來實現(xiàn)人機協(xié)作。LBR iiwa 具有 LBR iiwa 7 R800 和 LBR iiwa 1420 兩款型號，其有效負載分別為 7 公斤和 14 公斤。

企業(yè) Kuka 發(fā)布了該公司第一款 7-DOF 機器人 LBR iiwa，如圖 1.2 所示。LBRa 是一款靈敏型的機器人，其所有關(guān)節(jié)內(nèi)均配備了集成的高性能碰撞檢測關(guān)節(jié)傳感器，用來實現(xiàn)人機協(xié)作。LBR iiwa 具有 LBR iiwa 7 R800 和 LBR iiwa 140 兩款型號，其有效負載分別為 7 公斤和 14 公斤。圖 1.1 7-DOF 機器人 Presto MR20 圖 1.2 7-DOF 機器人 LBR iiwa
【參考文獻】

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本文編號：2848765