本文選題：Tripod并聯(lián)機(jī)器人　切入點(diǎn)：機(jī)器視覺(jué)　出處：《東華大學(xué)》2017年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：目前傳統(tǒng)的工業(yè)分揀過(guò)程存在著高成本和低效率的缺點(diǎn),無(wú)法達(dá)到理想的效果,隨著機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,不僅可以提高工業(yè)過(guò)程的生產(chǎn)效率,還能降低勞動(dòng)力成本。工業(yè)機(jī)器人根據(jù)其結(jié)構(gòu)主要可以分為串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人兩種,并聯(lián)機(jī)器人由于其速度快、精度高、承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于大質(zhì)量負(fù)載、精密定位和高速運(yùn)動(dòng)等場(chǎng)合,特別是一些工業(yè)分揀的應(yīng)用。本文以貝加萊(BR)公司設(shè)計(jì)的Tripod并聯(lián)機(jī)器人為對(duì)象,主要研究了三自由度機(jī)器人的視覺(jué)識(shí)別、軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)控制等問(wèn)題,具體內(nèi)容如下:(1)設(shè)計(jì)了基于LabVIEW的Tripod機(jī)器人視覺(jué)系統(tǒng)。針對(duì)Tripod機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作平臺(tái),結(jié)合機(jī)器視覺(jué)和圖像處理,對(duì)平臺(tái)幾何體的顏色和形狀進(jìn)行識(shí)別,應(yīng)用圖像邊緣提取、濾波平滑、中心點(diǎn)檢測(cè)等算法,利用LabVIEW強(qiáng)大的視覺(jué)模塊和豐富的庫(kù)函數(shù),對(duì)圖像進(jìn)行了相應(yīng)的預(yù)處理、目標(biāo)特征提取以及中心點(diǎn)定位等工作。(2)建立了Tripod并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)機(jī)器人的幾何模型分別從運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面進(jìn)行了解析,針對(duì)正向運(yùn)動(dòng)學(xué)、反向運(yùn)動(dòng)學(xué)和雅可比矩陣對(duì)三自由度并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了過(guò)程分析和推理;在建立的Tripod機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型基礎(chǔ)上,結(jié)合力的相互作用關(guān)系建立了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型。(3)進(jìn)行了Tripod機(jī)器人工作空間分析和末端軌跡規(guī)劃。根據(jù)推導(dǎo)得出的Tripod機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,利用旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系確定了機(jī)器人末端執(zhí)行器可達(dá)臨界空間,并據(jù)此對(duì)機(jī)器人的工作空間進(jìn)行了仿真分析。對(duì)機(jī)器人末端的軌跡進(jìn)行了規(guī)劃,在基本的直線(xiàn)和圓弧插補(bǔ)的基礎(chǔ)上提出了連續(xù)橢圓軌跡規(guī)劃,并利用五次多項(xiàng)式構(gòu)造出了末端執(zhí)行器軌跡函數(shù),對(duì)Tripod機(jī)器人單位化的軌跡進(jìn)行了仿真。(4)利用基于李雅普洛夫穩(wěn)定的自適應(yīng)控制算法對(duì)Tripod機(jī)器人進(jìn)行了位置跟蹤�；诮⒌臋C(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型,在MATLAB中利用S函數(shù)搭建了Tripod機(jī)器人的控制模型,在給定的輸入位置情況下,針對(duì)機(jī)器人自適應(yīng)控制算法進(jìn)行了仿真,在基于全局穩(wěn)定的自適應(yīng)控制基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了減小位置誤差的自適應(yīng)控制器,結(jié)果顯示最終能夠準(zhǔn)確跟蹤關(guān)節(jié)的位置和速度。
[Abstract]:At present, the traditional industrial sorting process has the shortcomings of high cost and low efficiency, so it can not achieve the ideal effect. With the application of robot in the industrial field, it can not only improve the production efficiency of industrial process, Industrial robot can be divided into series robot and parallel robot according to its structure. Parallel robot is widely used in mass load because of its advantages of high speed, high precision and strong bearing capacity. Precision positioning and high speed motion, especially the applications of industrial sorting, are studied in this paper. In this paper, the vision recognition of 3-DOF robot is studied, which is based on the Tripod parallel robot designed by Begaray Brr Company. The main contents of this paper are as follows: 1) the Tripod robot vision system based on LabVIEW is designed. Aiming at the system structure and operation platform of Tripod robot, combined with machine vision and image processing, The color and shape of the platform geometry are recognized, the image edge extraction, filter smoothing, center point detection and so on are used. The image is preprocessed by the powerful visual module of LabVIEW and the rich library function. The kinematics and dynamics models of Tripod parallel manipulators are established. The geometric models of the robot are analyzed from two aspects of kinematics and dynamics respectively. The inverse kinematics and Jacobian matrix are used to analyze and infer the process of 3-DOF parallel robot. Based on the kinematics model of Tripod robot, The dynamic model of Tripod robot is established by the interaction relation of binding force. The workspace analysis and terminal trajectory planning of Tripod robot are carried out. According to the forward kinematics formula of Tripod robot, the forward kinematics formula of Tripod robot is derived. The reachable critical space of the robot end actuator is determined by using the rotating coordinate system, and the workspace of the robot is simulated and analyzed accordingly, and the trajectory of the robot end is planned. Based on the basic interpolation of straight lines and arcs, the continuous elliptic trajectory planning is proposed, and the terminal actuator locus function is constructed by using the quintic polynomial. This paper simulates the unit trajectory of Tripod robot. It uses the adaptive control algorithm based on Lyapunov stability to track the position of Tripod robot. In MATLAB, the control model of Tripod robot is built by using S-function. The adaptive control algorithm of the robot is simulated under the given input position. An adaptive controller to reduce the position error is designed on the basis of the adaptive control based on global stability. The results show that the position and speed of the joint can be tracked accurately.
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1585896