本文選題：Delta機(jī)器人 + 運(yùn)動(dòng)學(xué)　； 參考：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：Delta機(jī)器人是一種高速度、高效率的工業(yè)機(jī)器人,在自動(dòng)化生產(chǎn)線上應(yīng)用廣泛。而我國(guó)Delta機(jī)器人的應(yīng)用與開發(fā)相對(duì)比較薄弱。故本文的研究對(duì)象是Delta機(jī)器人,從軌跡規(guī)劃、控制兩個(gè)方面分別進(jìn)行分析與研究,旨在提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性,并且減少其殘余振動(dòng)。本文的主要內(nèi)容如下:1)Delta機(jī)器人機(jī)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。首先分析了Delta并聯(lián)機(jī)器人的自由度、機(jī)構(gòu)。建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)的正逆解進(jìn)行推導(dǎo)。運(yùn)用機(jī)器人的正解,分析其工作空間。為軌跡規(guī)劃與控制奠定了基礎(chǔ)。2)Delta機(jī)器人軌跡設(shè)計(jì)與優(yōu)化。首先分析了門形路徑軌跡中存在直角,導(dǎo)致速度和加速度突變,進(jìn)而導(dǎo)致慣性力的突變。為了避免慣性力的突變,采用回旋線-圓曲線-回旋線的方式對(duì)連接處處理。其次,建立了包含回旋線的門形軌跡,進(jìn)行了相應(yīng)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換,并分別對(duì)非對(duì)稱的速度規(guī)律和對(duì)稱的速度規(guī)律進(jìn)行分析。最后,以機(jī)器人的末端執(zhí)行器最大加速度最小為優(yōu)化目標(biāo),并考慮加加速度優(yōu)化問題,得到優(yōu)化后軌跡的相關(guān)參數(shù)。3)機(jī)器人控制系統(tǒng)構(gòu)建。首先開放式控制器結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上,選擇PC+運(yùn)動(dòng)控制卡的控制方案。對(duì)運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行簡(jiǎn)述,并對(duì)固高運(yùn)動(dòng)控制卡做了詳細(xì)介紹。其次,根據(jù)機(jī)器人高速性的需求,對(duì)機(jī)器視覺進(jìn)行了論述,選擇臺(tái)達(dá)機(jī)器視覺系統(tǒng),并介紹其應(yīng)用方式。為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建打下良好的基礎(chǔ)。4)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)分析。首先完成了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建工作,其硬件包括:機(jī)器人的本體、下位機(jī)控制器、伺服電機(jī)單元、機(jī)器視覺系統(tǒng)、電氣裝置等。其次,對(duì)獨(dú)立開發(fā)的機(jī)器人控制軟件進(jìn)行了介紹,該軟件采用了多線程的架構(gòu),可以完成對(duì)伺服電機(jī)的測(cè)試和軌跡控制等任務(wù),并對(duì)運(yùn)動(dòng)控制器的PID進(jìn)行整定。最后,進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)軌跡實(shí)驗(yàn)測(cè)試,優(yōu)化后的運(yùn)動(dòng)軌跡與采用半徑為25mm的圓弧過渡軌跡在對(duì)稱速度規(guī)律下進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明優(yōu)化后的運(yùn)動(dòng)軌跡能夠使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn),殘余振動(dòng)更小。優(yōu)化后的運(yùn)動(dòng)軌跡在非對(duì)稱的速度規(guī)律和對(duì)稱的速度規(guī)律兩種規(guī)律下進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,機(jī)器人在非對(duì)稱的速度規(guī)律下,具有更小的殘余振動(dòng)。
[Abstract]:Delta robot is a kind of industrial robot with high speed and high efficiency, which is widely used in automatic production line. However, the application and development of Delta robot in China is relatively weak. Therefore, the research object of this paper is Delta robot, which is analyzed and studied from two aspects of trajectory planning and control, in order to improve the motion stability of the robot and reduce its residual vibration. The main contents of this paper are as follows: 1) Delta robot mechanism and kinematics analysis. Firstly, the degree of freedom and mechanism of Delta parallel robot are analyzed. The kinematics model of the robot is established, and the forward and inverse solutions of the kinematics of the robot are deduced. The positive solution of robot is used to analyze its workspace. It lays a foundation for trajectory planning and control. 2) Delta robot trajectory design and optimization. In this paper, we first analyze the existence of right angles in the gate path, which leads to the mutation of velocity and acceleration, and then the mutation of inertial force. In order to avoid the abrupt change of inertial force, the connection is treated by means of gyroid-circular curve-cyclotron. Secondly, the gate trajectory including the cyclotron line is established, the corresponding coordinate transformation is carried out, and the asymmetric velocity law and the symmetric velocity law are analyzed respectively. Finally, taking the maximum acceleration and minimum acceleration of the end effector as the optimization target and considering the acceleration optimization problem, the related parameters of the optimized trajectory are obtained. 3) the robot control system is constructed. On the basis of structure analysis of open controller, the control scheme of PC motion control card is selected. The motion control card is briefly described, and the solid height motion control card is introduced in detail. Secondly, according to the requirement of robot's high speed, machine vision is discussed, and its application mode is introduced. Lay a good foundation for the construction of the experimental platform. 4) the experimental platform construction and experimental analysis. The hardware includes the robot body, the lower controller, the servo motor unit, the machine vision system, the electrical device and so on. Secondly, the independently developed robot control software is introduced. The software adopts multi-thread architecture, which can complete the tasks of servo motor testing and trajectory control, and adjust the pid of motion controller. Finally, the standard trajectory test is carried out, and the optimized trajectory is compared with the arc transition trajectory with radius of 25mm under the law of symmetrical velocity. Experiments show that the optimized trajectory can make the robot move more smoothly and the residual vibration is smaller. The optimized motion trajectory is contrasted under the law of asymmetric velocity and symmetrical velocity. The results show that the robot has smaller residual vibration under asymmetric velocity law.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2092060