在磨拋加工領(lǐng)域,工業(yè)機(jī)器人正逐步替代傳統(tǒng)人力。但加工工件多樣化,工件表面輪廓復(fù)雜和較高的加工質(zhì)量要求使得示教任務(wù)繁重,對操作工人技術(shù)水平要求較高。為此,本文研制了一種六自由度無驅(qū)動力示教臂系統(tǒng),通過人工拖動示教臂末端夾持的工件或拋光輪對工件進(jìn)行示教加工,在此過程中記錄各時(shí)刻示教臂各關(guān)節(jié)角度,通過一定換算實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)械手對工件的再現(xiàn)加工。首先,對示教臂本體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。為實(shí)現(xiàn)示教系統(tǒng)模仿人工進(jìn)行作業(yè),依據(jù)人體仿生學(xué),仿照人體手臂結(jié)構(gòu)對示教臂進(jìn)行設(shè)計(jì),因而示教臂整體構(gòu)型包括類似于人體手臂的肩部、大臂、小臂和手四部分。又由于人體手臂每相鄰兩部分都包含一個(gè)旋轉(zhuǎn)和相對扭轉(zhuǎn)的運(yùn)動,因此分別對示教臂各部位連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)。并從輕質(zhì)、便于拖拽的角度出發(fā),對示教臂進(jìn)行選材和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。依照所設(shè)計(jì)示教臂結(jié)構(gòu)對示教系統(tǒng)進(jìn)行正運(yùn)動學(xué)模型的建立,確定示教臂各關(guān)節(jié)角度與末端位姿關(guān)系式�？紤]工業(yè)機(jī)械手與示教臂不同基坐標(biāo)系下對世界坐標(biāo)系中同一位置工件進(jìn)行加工,應(yīng)用矩陣基礎(chǔ)運(yùn)算,確定示教臂基坐標(biāo)系向工業(yè)機(jī)械手基坐標(biāo)系變換的位姿矩陣。對再現(xiàn)系統(tǒng)建立逆運(yùn)動學(xué)模型,考慮不同位形情況下機(jī)械手多解問題,結(jié)合幾何法與... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

ROBCAD離線編程軟件操作界面

日本 FANUC 株式會社的伴一訓(xùn)、有松太郎等人研發(fā)了一款離線示教設(shè)備[7]，預(yù)先在作業(yè)空間安裝好圖像傳感器，經(jīng)由處理器接受并識別傳感器所采集工件的外形輪廓，通過軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并模擬示教，最終生成示教軌跡。在2011 年于上海舉辦的工業(yè)自動化展上，F(xiàn)ANUC 公司展出的 IR Calibration 高精度智能機(jī)器人，即使用 CCD 工業(yè)級相機(jī)實(shí)現(xiàn)內(nèi)置視覺功能，讓機(jī)器人在作業(yè)條件下根據(jù)視覺檢測結(jié)果自動進(jìn)行判斷和處理。離線仿真也可以通過 CAM 數(shù)控編程系統(tǒng)和三維 CAD 數(shù)據(jù)仿真器完成，科英布拉大學(xué)的 Pedro Neto 等人利用 CAM 系統(tǒng)對 CAD 在三維環(huán)境下進(jìn)行離線編程，并從中提取剛體空間位置和方向等信息，將信息轉(zhuǎn)化為機(jī)器人運(yùn)動指令[8]。哈爾濱工業(yè)大學(xué)針對航空發(fā)動機(jī)葉片磨拋任務(wù)[9]，以 RX160 機(jī)器人為加工平臺，對機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)參數(shù)和零位的標(biāo)定，建立了空間三維模型。根據(jù)砂帶磨拋工藝確定了機(jī)器人作業(yè)軌跡，并利用離線編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了砂帶機(jī)對葉片的磨拋工作，如圖 1.2 所示。

圖 1.3 三線式示教裝置 圖 1.4 機(jī)器人手臂模擬裝置1—位置單元 2—橡膠繩3—旋轉(zhuǎn)輪 4—姿態(tài)單元J. Norberto Pires使用Anoto數(shù)字筆和紙張作為SME機(jī)器人任務(wù)的輸入設(shè)備，從而使得參數(shù)化編程和指揮操作創(chuàng)建更為簡單友好[21]。此外臺北大學(xué)設(shè)計(jì)了一款數(shù)字筆示教系統(tǒng)[22]，該系統(tǒng)包括示教筆、光學(xué)標(biāo)記、筆尖估計(jì)算法和動作捕捉系統(tǒng)。通過運(yùn)動捕捉系統(tǒng)捕捉到標(biāo)記位置，示教筆的姿態(tài)運(yùn)用筆尖算法精確計(jì)算，并用于機(jī)器人運(yùn)動控制框架，如圖 1.5 所示。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[4]基于DSP和FPGA的多通道RS422總線采集技術(shù)研究[J]. 閆利軍,高志遠(yuǎn).  硅谷. 2014(14)
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[7]面向直接示教的機(jī)器人零力控制[J]. 游有鵬,張宇,李成剛.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2014(03)
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博士論文
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碩士論文
[1]基于工業(yè)機(jī)器人的直接示教系統(tǒng)研究[D]. 劉昆.中北大學(xué) 2016
[2]免力矩傳感器的機(jī)器人直接示教技術(shù)研究[D]. 黎意楓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[3]面向磨削的機(jī)器人參數(shù)標(biāo)定與離線編程研究[D]. 趙慶江.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[4]雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)的研究[D]. 于廣東.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[5]Staubli工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定算法和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 丁學(xué)亮.浙江理工大學(xué) 2014
[6]基于Matlab的機(jī)器人運(yùn)動學(xué)系統(tǒng)的研究與仿真[D]. 關(guān)勇.合肥工業(yè)大學(xué) 2004



本文編號：2927435