【摘要】：隨著機械、電子、自動化、計算機等學科先進技術(shù)的進步,冗余雙臂工業(yè)機器人作為一種自動化和智能化程度較高的擬人機器人,能夠滿足工業(yè)機器人工作任務環(huán)境日趨復雜、任務要求和效率的不斷提高的發(fā)展趨勢,因此軌跡規(guī)劃和協(xié)調(diào)操作成為了研究的重點,針對冗余雙臂工業(yè)機器人進行軌跡規(guī)劃研究具有重要意義。本課題針對冗余雙臂工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃問題展開研究,在機器人運動學和動力學理論建模的基礎上,提出一種以時間、能量、沖擊為目標的多目標機械臂軌跡優(yōu)化算法,并結(jié)合雙臂動態(tài)協(xié)調(diào)軸孔裝配算法進行仿真試驗,通過建立虛擬樣機仿真驗證了理論研究的正確性和有效性。本文的主要研究內(nèi)容如下:1基于Matlab Robotic Toolbox工具箱建立了機械臂連桿模型,驗證了運動學建模的正確性,采用五次多項式插值法在工具箱中完成了機械臂基礎的軌跡規(guī)劃及仿真;使用Matlab Robotics System Toolbox工具箱建立了機械臂剛體樹模型,采用工具箱中的逆解算法完成了冗余七自由度機械臂運動學逆解求解。2針對機械臂的軌跡規(guī)劃問題,使用了五次B樣條曲線建立機械臂關節(jié)軌跡與各階導矢,建立了以時間、能量和沖擊為目標的多目標優(yōu)化函數(shù),在此基礎上使用了非支配排序遺傳算法(NSGA-Ⅱ)對機械臂進行了多目標優(yōu)化,根據(jù)適應度函數(shù)在Pareto解集中選取了最優(yōu)解,通過與時間最優(yōu)算法結(jié)果相比較,該算法可以在減少運動時間的同時減小其能量消耗和沖擊。3針對雙臂系統(tǒng)協(xié)調(diào)操作問題,建立了雙臂機器人動態(tài)軸孔協(xié)調(diào)裝配運動學方程,針對軸孔裝配問題構(gòu)建了一種雙臂協(xié)調(diào)操作解決方案,并在Matlab中對任務各階段進行了數(shù)值仿真分析,得到了兩臂末端的協(xié)調(diào)操作運動軌跡。4通過SolidWorks建立了冗余雙臂工業(yè)機器人的三維模型,并導入到ADAMS中建立了機器人的虛擬樣機;在ADAMS中使用虛擬樣機對機器人的理論模型、優(yōu)化算法和協(xié)調(diào)操作算法進行了運動仿真對比,并對協(xié)調(diào)操作軌跡進行了多目標優(yōu)化,驗證了理論模型、優(yōu)化算法與協(xié)調(diào)操作算法的正確性和可靠性。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP242.2
【圖文】：

西安理工大學工程碩士專業(yè)學位論文1.2 國內(nèi)外雙臂機器人發(fā)展概述1.2.1 國外雙臂機器人發(fā)展概述隨著機器人技術(shù)的飛速發(fā)展，國外雙臂機器人最早于上世紀九十年代開始研發(fā)與造，已開始逐漸應用于制造業(yè)和服務業(yè)【6】，近些年來眾多工業(yè)機器人生產(chǎn)制造商已經(jīng)開出多款仿人雙臂機器人和樣機。2015 年，ABB（Asea Brown Boveri）集團在漢諾威工業(yè)博覽會上推出了人機協(xié)作器人產(chǎn)品【7】YuMi 雙臂機器人，如圖 1-1，該機器人是一款適用于小件裝配的雙臂機器人配備柔性機械臂、視覺系統(tǒng)，在生產(chǎn)環(huán)境中可以與人協(xié)作完成工作任務，實現(xiàn)人與機器的最大化資源利用，YuMi 的每個手臂有七個自由度，重復定位精度達到 0.02mm，工范圍為 500mm。

西安理工大學工程碩士專業(yè)學位論文1.2 國內(nèi)外雙臂機器人發(fā)展概述1.2.1 國外雙臂機器人發(fā)展概述隨著機器人技術(shù)的飛速發(fā)展，國外雙臂機器人最早于上世紀九十年代開始研發(fā)與造，已開始逐漸應用于制造業(yè)和服務業(yè)【6】，近些年來眾多工業(yè)機器人生產(chǎn)制造商已經(jīng)開出多款仿人雙臂機器人和樣機。2015 年，ABB（Asea Brown Boveri）集團在漢諾威工業(yè)博覽會上推出了人機協(xié)作器人產(chǎn)品【7】YuMi 雙臂機器人，如圖 1-1，該機器人是一款適用于小件裝配的雙臂機器人配備柔性機械臂、視覺系統(tǒng)，在生產(chǎn)環(huán)境中可以與人協(xié)作完成工作任務，實現(xiàn)人與機器的最大化資源利用，YuMi 的每個手臂有七個自由度，重復定位精度達到 0.02mm，工范圍為 500mm。

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