【摘要】：工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)、制造、應(yīng)用是衡量一個國家科技創(chuàng)新和高端制造業(yè)水平的重要標(biāo)志,是實現(xiàn)中國制造2025的關(guān)鍵。工業(yè)機(jī)器人具有應(yīng)用范圍廣、控制精度高、勞動力成本低等諸多優(yōu)點。但是工業(yè)機(jī)器人在中國市場上還存在一些亟待解決的問題。受歐洲日本等發(fā)達(dá)國家技術(shù)壟斷,工業(yè)機(jī)器人成本高,底層程序無法開發(fā)和移植,不能適應(yīng)企業(yè)靈活多變的生產(chǎn)需求和對成本的控制要求。而路徑規(guī)劃算法是歐日等發(fā)達(dá)國家工業(yè)機(jī)器人軟件上被壟斷的技術(shù)核心之一。路徑規(guī)劃算法不可開發(fā)限制了企業(yè)生產(chǎn)過程的靈活性,導(dǎo)致中小加工企業(yè)引入機(jī)器人的成本增加。針對以上問題,本課題結(jié)合工業(yè)機(jī)械臂的正向、逆向運(yùn)動學(xué)原理及直線和圓弧兩種基本路徑規(guī)劃算法原理,在VS2010平臺上用C++語言開發(fā)了相應(yīng)的基于對話框的MFC程序,實現(xiàn)算法開發(fā)并在多種環(huán)境下做了詳細(xì)的對比性仿真,該算法具有可移植性強(qiáng),運(yùn)算精度高等優(yōu)點。然后自主研發(fā)了一臺“工業(yè)PC+運(yùn)動控制卡”開放式的SCARA四軸機(jī)械臂。結(jié)合幾何法運(yùn)動學(xué)分析原理,在固高公司的GTS-400-PV-G運(yùn)動控制器上實現(xiàn)了PTP路徑規(guī)劃算法的底層開發(fā),并成功運(yùn)用在基于視覺引導(dǎo)的工作平臺上,實時性好且具有可靠的精度和穩(wěn)定性。本論文首先介紹了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和研究動態(tài),對機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和路徑規(guī)劃算法原理的理論知識做了詳細(xì)的闡述。結(jié)合理論知識,主要研究了直線和圓弧兩種路徑規(guī)劃算法在VS2010平臺上的軟件實現(xiàn)和仿真。然后介紹了自主設(shè)計研發(fā)的一臺SCARA四軸機(jī)械臂,并給出了詳細(xì)的硬件系統(tǒng)設(shè)計圖和軟件代碼。最后講解了三個基于機(jī)器視覺的SCARA四軸機(jī)械臂的應(yīng)用案例。通過實驗和仿真結(jié)果的分析表明,自主研發(fā)的工業(yè)機(jī)器人能達(dá)到視覺引導(dǎo)的精度要求且工作穩(wěn)定性強(qiáng),程序開發(fā)靈活,成本大幅降低,促進(jìn)了工業(yè)機(jī)器人在中小加工企業(yè)的推廣使用。
[Abstract]:The research and development, manufacture and application of industrial robots are the important symbols to measure the level of scientific and technological innovation and high-end manufacturing in a country, and the key to the realization of Chinese manufacturing 2025. Industrial robot has a wide range of applications, high control accuracy, low labor costs and many other advantages. But there are still some problems to be solved in the Chinese market. Due to the technology monopoly of developed countries such as Europe and Japan, the cost of industrial robots is high, and the underlying procedures can not be developed and transplanted to meet the flexible production requirements and cost control requirements of enterprises. The path planning algorithm is one of the core technologies of industrial robot software monopoly in developed countries such as Europe and Japan. The non-development of the path planning algorithm limits the flexibility of the production process and increases the cost of introducing robots into small and medium-sized processing enterprises. Aiming at the above problems, combining the forward and reverse kinematics principle of industrial manipulator and the two basic path planning algorithms of straight line and arc, the corresponding MFC program based on dialog box is developed on VS2010 platform with C language. The algorithm is developed and simulated in detail in various environments. The algorithm has the advantages of high portability and high precision. Then, we developed an open SCARA four-axis manipulator with an industrial PC motion control card. Combined with the principle of geometric kinematics analysis, the bottom development of PTP path planning algorithm is realized on the GTS-400-PV-G motion controller of Gugao Company, and it is successfully applied to the work platform based on vision guidance. Good real-time and reliable accuracy and stability. In this paper, the development and research trends of industrial robot are introduced, and the theoretical knowledge of robot kinematics and path planning algorithm is described in detail. Combined with theoretical knowledge, the software implementation and simulation of two path planning algorithms, straight line and arc, on VS2010 platform are studied. Then, a SCARA four-axis manipulator is designed and developed, and the detailed hardware system design and software code are given. Finally, three applications of SCARA four-axis manipulator based on machine vision are explained. Through the analysis of experiment and simulation results, it is shown that the self-developed industrial robot can meet the requirements of visual guidance accuracy, work stability, flexible program development, and greatly reduce the cost. Promote the promotion and use of industrial robots in small and medium-sized processing enterprises.
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2420340