本文關(guān)鍵詞：KUKA工業(yè)機(jī)器人動力學(xué)模型建立及同步控制研究　出處：《長春工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 工業(yè)機(jī)器人 運(yùn)動學(xué)及動力學(xué) 區(qū)間矩陣 同步控制

【摘要】：工業(yè)機(jī)器人作為先進(jìn)、智能工業(yè)化設(shè)備的代表,在社會生產(chǎn)中有著很重要的地位,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。建立合理的機(jī)器人模型是工業(yè)機(jī)器人控制的基礎(chǔ),龍門機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人的重要組成部分,而動梁的同步性能是龍門機(jī)器人亟待解決的關(guān)鍵問題,因此提高同步控制精度,改善工業(yè)機(jī)器人同步控制性能具有十分重要的意義。本文以KUKA六軸工業(yè)機(jī)器人和龍門工業(yè)機(jī)器人為對象,分別對工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)進(jìn)行建模,設(shè)計了龍門工業(yè)機(jī)器人動梁雙電機(jī)同步控制器,并結(jié)合工業(yè)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室平臺進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。本文的主要研究內(nèi)容包括:首先,基于機(jī)器人的基礎(chǔ)理論對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動學(xué)建模與仿真分析。本文采用標(biāo)準(zhǔn)D-H方法對六軸工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)和運(yùn)動學(xué)進(jìn)行分析,推導(dǎo)出六軸工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)模型,運(yùn)用代數(shù)解法進(jìn)行逆運(yùn)動學(xué)求解,并采用改進(jìn)的D-H方法對龍門工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)進(jìn)行配置,通過仿真實(shí)驗(yàn)獲得機(jī)器人末端的運(yùn)動軌跡及關(guān)節(jié)角度隨時間的變化曲線,完成工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動學(xué)分析。其次,基于拉格朗日函數(shù)動力學(xué)方法,建立KUKA工業(yè)機(jī)器人的動力學(xué)模型,根據(jù)六軸工業(yè)機(jī)器人動力學(xué)模型的一般方程,推導(dǎo)出龍門工業(yè)機(jī)器人的動力學(xué)模型,并對其動力學(xué)模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)研究,得到各關(guān)節(jié)所受力和力矩的變化曲線,以及龍門工業(yè)機(jī)器人位移、速度和加速度曲線。再次,針對龍門工業(yè)機(jī)器人動梁不同步問題,進(jìn)行了基于區(qū)間矩陣的同步控制研究。根據(jù)動梁同步軸雙電機(jī)模型,設(shè)計了同步控制器及負(fù)載轉(zhuǎn)矩觀測器,對龍門機(jī)器人動梁雙電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行仿真及實(shí)驗(yàn)分析,雙電機(jī)同步誤差精度達(dá)到0.28rpm。最后,在KUKA工業(yè)機(jī)器人平臺進(jìn)行了基于運(yùn)動學(xué)模型的精度實(shí)驗(yàn)以及基于動力學(xué)模型的龍門工業(yè)機(jī)器人動梁雙電機(jī)同步驅(qū)動綜合實(shí)驗(yàn),計算得到重復(fù)定位精度和位置準(zhǔn)確度,同時通過機(jī)器人內(nèi)置示波器獲取實(shí)時運(yùn)行參數(shù)曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提出的同步控制方法的有效性。
[Abstract]:As a representative of the advanced industrial robots, intelligent industrial equipment, has a very important position in social production, its applications are constantly expanding. The robot model is the basis of reasonable industrial robot control, Longmen robot is an important component of industrial robots, moving beam synchronization performance is a key problem in robot to Longmen the solution, therefore improve the synchronization accuracy, improve the industrial robot performance of synchronous control is of great significance. In this paper KUKA six axis industrial robot and Longmen industrial robot as the object, respectively, of the industrial robot kinematics, dynamics modeling, design of Longmen industrial robot moving beam double motor synchronous controller, combined with the industrial robot laboratory platform the experimental research. The main contents of this paper include: firstly, the basic theory of industrial robot based on Modeling and simulation analysis of kinematics of the robot industry. This paper uses the standard D-H method for six axis industrial robot and kinematics analysis, the kinematics model of six axis industrial robot is derived, using the algebraic method of solving inverse kinematics, and using the improved D-H method for the configuration of Longmen industrial robot motion control system, through the simulation experiment at the end of the robot trajectory and joint angle curve with time, complete the analysis of industrial robot kinematics. Secondly, Lagrange function method based on dynamics, the dynamics model of industrial robot KUKA, according to the general equation of six axis industrial robot dynamics model, dynamics model derived from Longmen industrial robot, and Simulation Study on the dynamic model get the variation curve of each joint force and moment, and the Dragon The door of industrial robot displacement, velocity and acceleration curve. Thirdly, according to the Longmen industrial robot moving beam synchronization problem, studied the synchronization control based on interval matrix. According to the moving beam axis double synchronous motor model, design the synchronization controller and load torque observer analysis, simulation and experiment of Longmen robot moving beam dual motor system. Double motor synchronization error precision of 0.28rpm. finally, in the KUKA industrial robot platform is the accuracy of experimental kinematic model and Longmen industrial robot dynamics model of moving beam of double motor synchronous drive based on comprehensive experiment based on the calculated repetitive positioning accuracy and position accuracy, and real-time operation parameter curve obtained by robot. The experimental results verify the built-in oscilloscope the effectiveness of the proposed synchronization control method.

【學(xué)位授予單位】：長春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1437437