【摘要】：示教是工業(yè)機(jī)械臂作業(yè)操作的首要前提,隨著工業(yè)機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)加工中的廣泛應(yīng)用,工業(yè)機(jī)械臂示教技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)械臂領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。機(jī)械臂示教技術(shù)包括在線示教和離線示教兩種形式,其中在線示教方式雖能夠直觀地獲得機(jī)械臂示教操作的結(jié)果,但其示教效率低、示教耗時(shí)較長(zhǎng),離線示教方式則具有示教成本低、易用性高、示教過(guò)程無(wú)需占用機(jī)械臂等優(yōu)點(diǎn),然而傳統(tǒng)離線示教結(jié)果的驗(yàn)證過(guò)程比較繁瑣。為此,本文以六自由度工業(yè)機(jī)械臂為研究對(duì)象,研究虛實(shí)結(jié)合的工業(yè)機(jī)械臂示教技術(shù),不僅能夠完成離線示教任務(wù),而且還可對(duì)離線示教結(jié)果進(jìn)行實(shí)時(shí)驗(yàn)證。本文的研究?jī)?nèi)容主要包括:第一章闡述了本文的研究背景和意義,從在線示教和離線示教兩方面綜述工業(yè)機(jī)械臂示教技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,對(duì)在線示教與離線示教特點(diǎn)進(jìn)行介紹和對(duì)比分析,給出了本文的組織架構(gòu)。第二章提出了一種工業(yè)機(jī)械臂作業(yè)任務(wù)語(yǔ)義描述及其轉(zhuǎn)化的方法。通過(guò)對(duì)工業(yè)機(jī)械臂作業(yè)任務(wù)進(jìn)行語(yǔ)義描述,構(gòu)建包含工業(yè)機(jī)械臂作業(yè)運(yùn)動(dòng)約束和工程控制約束的機(jī)械臂作業(yè)語(yǔ)義約束集�；跈C(jī)械臂作業(yè)語(yǔ)義轉(zhuǎn)化生成工業(yè)機(jī)械臂執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的總體方案,獲得工業(yè)機(jī)械臂執(zhí)行作業(yè)運(yùn)動(dòng)的程序指令,實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械臂的作業(yè)運(yùn)動(dòng)。第三章實(shí)現(xiàn)了一種基于虛擬指令解析的物理工業(yè)機(jī)械臂作業(yè)運(yùn)動(dòng)控制方法,采用虛擬指令解析進(jìn)行物理工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)虛擬示教結(jié)果的驗(yàn)證。為此,通過(guò)構(gòu)建虛擬工業(yè)機(jī)械臂模型,采用分組綁定的方法進(jìn)行虛擬模型的運(yùn)動(dòng)控制,在相同控制條件下保證了與真實(shí)場(chǎng)景物理機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)效果的一致性。基于D-H參數(shù)法構(gòu)建工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,獲得工業(yè)機(jī)械臂正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,為工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制奠定基礎(chǔ)。然后構(gòu)建虛擬指令解釋器,對(duì)工業(yè)機(jī)械臂虛擬作業(yè)指令程序進(jìn)行解析,通過(guò)連接運(yùn)動(dòng)控制器進(jìn)行物理工業(yè)機(jī)械臂作業(yè)運(yùn)動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)虛擬示教結(jié)果的驗(yàn)證。第四章實(shí)現(xiàn)了一種基于物理工業(yè)機(jī)械臂數(shù)據(jù)映射的虛擬場(chǎng)景工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)重新生成方法。針對(duì)真實(shí)場(chǎng)景物理工業(yè)機(jī)械臂手動(dòng)示教導(dǎo)致虛實(shí)場(chǎng)景機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)不一致問(wèn)題,通過(guò)編碼器對(duì)物理工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,基于工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制器將編碼器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為工業(yè)機(jī)械臂各關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù),采用TCP網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)物理工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)的獲取。然后通過(guò)虛擬場(chǎng)景工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)控制的Slider控件對(duì)真實(shí)場(chǎng)景物理工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綁定,實(shí)現(xiàn)了虛擬場(chǎng)景工業(yè)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的重新生成,保證了虛實(shí)場(chǎng)景機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的協(xié)同一致。第五章開發(fā)了虛實(shí)結(jié)合的工業(yè)機(jī)械臂示教系統(tǒng),概述了示教系統(tǒng)的整體架構(gòu)和軟件交互界面設(shè)計(jì),介紹了整個(gè)示教系統(tǒng)的功能模塊,以搬運(yùn)作業(yè)為例闡述了虛實(shí)結(jié)合示教系統(tǒng)的應(yīng)用效果。第六章總結(jié)了本文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn),給出了當(dāng)前研究?jī)?nèi)容的不足之處,對(duì)后續(xù)需要深入研究的方向進(jìn)行了展望。
【圖文】：

圖１－２論文組織結(jié)構(gòu)框圖逡逑１．５本章小結(jié)逡逑本章闡述了課題的研究背景和意義，，從在線示教和離線示教兩方面概述當(dāng)前逡逑

一物料夾取時(shí)機(jī)械臂夾具姿態(tài)示意圖
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP241.2

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本文編號(hào)：2597474