【摘要】：目前,機(jī)器人廣泛地應(yīng)用到工業(yè)、軍事、航天等自動(dòng)化領(lǐng)域,為使機(jī)器人更好的完成作業(yè)任務(wù),順應(yīng)接觸的作業(yè)環(huán)境,實(shí)時(shí)修正機(jī)械臂末端的運(yùn)動(dòng)軌跡,本文研究了基于腕力傳感器的機(jī)械臂零點(diǎn)標(biāo)定的方法,并結(jié)合開(kāi)門作業(yè)任務(wù),完成了機(jī)械臂柔順控制作業(yè)。本文以雄克公司六自由度機(jī)械臂為研究對(duì)象,首先,搭建了以雄克機(jī)械臂為核心的控制系統(tǒng),主機(jī)選用研華ARK5260,利用固高GTS系列運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)移動(dòng)平臺(tái)進(jìn)行控制,并采用MFC編寫人機(jī)界面,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂以及相關(guān)設(shè)備的控制。同時(shí)研究了對(duì)機(jī)械臂基本運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,分別完成機(jī)械臂在笛卡爾空間和關(guān)節(jié)空間的規(guī)劃,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂執(zhí)行任務(wù)的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)劃。其次,針對(duì)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)時(shí)負(fù)載端姿態(tài)變化影響腕力傳感器測(cè)量結(jié)果問(wèn)題,提出一種腕力傳感器負(fù)載端重力補(bǔ)償算法。通過(guò)分析機(jī)械臂負(fù)載端不同姿態(tài)下的重力變化形式,采用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定負(fù)載端重力與重心參數(shù)。建立了腕力傳感器重力補(bǔ)償系統(tǒng)模型,結(jié)合機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,推導(dǎo)出腕力傳感器負(fù)載端重力補(bǔ)償算法和機(jī)械臂末端作用力解算方法,并應(yīng)用算例進(jìn)行MATLAB與ADAMS聯(lián)合仿真。仿真表明本補(bǔ)償算法能有效地消除負(fù)載端姿態(tài)變化影響,通過(guò)腕力傳感器準(zhǔn)確地測(cè)量機(jī)械臂所受的外力信息,驗(yàn)證了機(jī)械臂腕力傳感器負(fù)載端重力補(bǔ)償算法的正確性。最后,結(jié)合開(kāi)門作業(yè)任務(wù),分析了機(jī)械臂在開(kāi)門過(guò)程中受力情況,在基于笛卡爾空間位置控制的基礎(chǔ)上,提出了一種基于阻抗控制的柔順開(kāi)門作業(yè)規(guī)劃,完成柔順開(kāi)門作業(yè)的實(shí)驗(yàn),合理選取開(kāi)門過(guò)程參數(shù)。在通過(guò)精準(zhǔn)位置控制的基礎(chǔ)上,保證了機(jī)械臂末端在不施加力的方向上不超過(guò)臨界鈍化值,實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂柔順控制開(kāi)門作業(yè),大大減小了機(jī)械臂的勞損與故障。
[Abstract]:At present, robots are widely used in industrial, military, aerospace and other automation fields. In order to make the robot complete its task better and adapt to the contact working environment, the robot can modify the trajectory of the end of the manipulator in real time. In this paper, the method of arm zero calibration based on wrist force sensor is studied, and combined with the task of opening door, the manipulator compliance control operation is completed. In this paper, the six degree of freedom manipulator of Xiongke Company is taken as the research object. Firstly, a control system with Xiong Ke manipulator as the core is built. The host computer selects ARK5260, to control the mobile platform by using the fixed-high GTS series motion controller. MFC is used to compile the man-machine interface to realize the control of the manipulator and related equipment. At the same time, the basic kinematics analysis of the manipulator is studied, the planning of the manipulator in the Cartesian space and the joint space is completed, and the basic motion planning of the manipulator is realized. Secondly, a gravity compensation algorithm for wrist force sensor is proposed to solve the problem that the change of attitude at the load end affects the measurement result of wrist force sensor when the manipulator is moving. The gravity and gravity center parameters of the loaded arm are measured by means of the experimental method by analyzing the gravity variation forms of the manipulator under different attitude. The gravity compensation system model of wrist force sensor is established. Combined with the kinematics equation of the manipulator, the gravity compensation algorithm at the load end of the wrist force sensor and the calculation method of the force acting on the end of the arm are derived. The simulation results of MATLAB and ADAMS are carried out by an example. Simulation results show that the proposed compensation algorithm can effectively eliminate the influence of attitude change at the load end. The correctness of the gravity compensation algorithm is verified by measuring the external force information of the manipulator accurately by the wrist force sensor. Finally, combined with the task of opening door, the force of the manipulator in the process of opening the door is analyzed. Based on the Cartesian space position control, a flexible open door operation planning based on impedance control is proposed. Finish the experiment of compliant open door operation and select the parameters of open door process reasonably. On the basis of precise position control, it ensures that the end of the manipulator does not exceed the critical passivation value in the direction of no adding force, realizes the open door operation of the manipulator compliant control, and greatly reduces the strain and fault of the manipulator.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP241

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本文編號(hào)：2331248