本文關(guān)鍵詞：雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)避碰運動研究　出處：《東北電力大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,工業(yè)機器人需要解決越來越復(fù)雜的任務(wù),單臺工業(yè)機器人已經(jīng)無法適應(yīng)系統(tǒng)對于智能性以及系統(tǒng)柔順性的要求。相比單臺工業(yè)機器人,雙機器人系統(tǒng)可以極大的縮短任務(wù)時間、提高作業(yè)效率、最大化作業(yè)空間的利用,以及擁有更加優(yōu)越的載重能力和剛性性能。由于工作空間的重疊,雙機器人在工作時有很大的可能互相影響甚至發(fā)生碰撞,威脅人身與財產(chǎn)的安全。因此雙機器人系統(tǒng)規(guī)避碰撞風(fēng)險,規(guī)劃避碰路徑成為安全作業(yè)的最大前提。為了解決雙機器人系統(tǒng)在實際作業(yè)中存在的隱患,本文以雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)為對象,對系統(tǒng)的碰撞檢測與避碰規(guī)劃問題進行了深入研究。首先針對雙機器人松協(xié)調(diào)運動模型建立了D-H表,分析了空間中任意剛體運動同時推導(dǎo)出機器人工具末端空間運動微分方程,仔細(xì)分析了機器人工具末端姿態(tài)的變化與關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)化,推導(dǎo)出6個關(guān)節(jié)之間的平移與旋轉(zhuǎn)的傳遞矩陣,并針對運動學(xué)正逆過程進行求解,為后面運動學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)理論的基石。其次對雙機器人碰撞檢測進行了研究。針對實體模型簡化建模,選擇了圓柱-半球包圍盒模型,該模型具有包圍程度良好、模型相對簡單的特點,但其圓柱表面距離計算復(fù)雜。為解決該模型不足,本文利用內(nèi)點懲罰函數(shù)算法,通過求解無約束問題來求解帶有約束條件的非線性尋優(yōu),將立體空間中雙機器人之間復(fù)雜的三維距離計算簡化為二維空間中非線性尋優(yōu)的問題,大大降低了計算的復(fù)雜程度與難度,并通過仿真實驗驗證了本算法的準(zhǔn)確性與有效性。在完成兩機器人之間最短距離算法的基礎(chǔ)上,針對避碰成功率、任務(wù)完成所需時間、最短距離曲線震蕩程度三個方面,本文通過實驗改進后的到了一種優(yōu)化的速度排斥場模型。在傳統(tǒng)的速度排斥場模型的基礎(chǔ)上,加入了三個可以通過操作人員人為控制來調(diào)節(jié)任務(wù)完成時間和振蕩頻率大小的參數(shù),最終得到一個能滿足以上所有條件的改進后速度排斥場模型,并考慮到實際操作中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況,實驗結(jié)果證明了速度排斥場改進模型的高效性與穩(wěn)定性,達到了本文對雙機器人協(xié)調(diào)避碰的期望。本文對雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)的距離計算與避碰路徑規(guī)劃方面進行了深入的研究。利用基于內(nèi)點懲罰函數(shù)法的最短距離計算算法精確地計算出兩機器人之間最短距離,在此基礎(chǔ)之上得出的改進后的速度排斥場模型也在完成避碰的前提下縮短任務(wù)時間提高效率并且減小最短距離曲線的震蕩。
[Abstract]:With the development of modern industry , the industrial robot needs to solve the more and more complex tasks , and the single industrial robot has been unable to adapt to the demands of the system for intelligence and flexibility of the system .

【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：1404024