汽車、電子設備、航空航天等制造業(yè)的快速發(fā)展,對作為制造業(yè)典型智能裝備的工業(yè)機器人的工作模式提出了更高的要求。多工業(yè)機器人協(xié)同工作方式在變姿態(tài)弧焊、大工件搬運以及協(xié)作裝配等許多應用場景能夠完成單機器人無法勝任的工作。本文由此對工業(yè)機器人協(xié)同運動控制技術進行了深入的研究。針對協(xié)同運動控制中多個運動單元的閉環(huán)運動鏈問題,首先對包括機器人和變位機在內(nèi)的單個運動單元進行了運動學建模,在分析了多個運動單元間運動形式及其約束的基礎上,提出了基于主從關系的機器人協(xié)同系統(tǒng)的運動學建模方案。為了獲取協(xié)同系統(tǒng)模型中主從運動單元相對位置關系,提出了適用于變位機基坐標系標定的關節(jié)軸線法和適用于機器人基坐標系標定的三點“握手”法,并推導出了主從協(xié)同正逆變換公式。為了實現(xiàn)協(xié)同運動控制,設計了協(xié)同運動插補算法和同步運動插補算法。針對協(xié)同插補算法中協(xié)同軌跡平滑性的問題,提出了基于Bezier樣條的協(xié)同軌跡過渡方法。針對協(xié)同插補算法中多機器人速度同步規(guī)劃的問題,提出了適用于變位機與機器人的基于擴展聯(lián)動軸的同步速度規(guī)劃方法,以及適用于機器人與機器人的基于擴展分組的同步速度規(guī)劃方法。在梯形速度規(guī)劃的基礎上,對多機器人同步速度... 

【文章來源】：華中科技大學湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

接觸式標定

基坐標系相對位置關系。接觸式標定，根據(jù)待標定的機器人是否直接接觸，分為輔助工作臺法和握手法。侯仰強[18]使用輔助工作臺作為“公共靶”，先利用單機器人工件坐標系標定分別求出兩臺機器人相對“公共靶”的空間位置關系，再利用坐標變換算出兩臺機器人間基坐標系之間的關系，這種方法需要分別對每個機器人進行一次三點標定，操作繁瑣，且每一步操作都會引入誤差。T.C.Hsia 博士[19]利用機器人末端方形夾具進行機器人握手，這種方法要求末端兩塊方形板接觸面完全重合，實際操作難度很大；Yalou Huang[20]使用已知尺寸的軸孔配合夾具來進行握手，這種方法降低了完全面接觸的困難，但示教起來仍有一定困難；甘亞輝[21]博士利用機器人末端針狀夾具，進行空間四點握手來建立基坐標系關系，但四點要求是正三菱錐，操作起來比較困難；HuajianDeng 等[20]利用空間三次握手建立了基坐標系的關系，這種方法只要求三點不共線即可，操作起來相對容易。吳潮華[17]利用并利用基于空間投影的 2 點握手法進行標定，但其有個重要前提是機器人在公共世界坐標系的投影關系已知，這個前提并不適合本文的情況。

人的同步；多控制器則需要由專門的通信線路來進行機器人間的同步。單控制器同步控制方面，ABB 提供 MultiMove 功能，支持在一臺控制器中利用兩個程序的同步執(zhí)行來實現(xiàn)兩個機器人的同步運動；FANUC 則提供 CoordinatedMotion 功能，利用 1 個程序同時控制多臺機器人，每條運動控制指令控制多臺機器人同步或協(xié)同運行。多控制器同步控制方面，KUKA 的 RobotTeam 功能可以實現(xiàn)多機器人的同步控制；Yassine Bouteraa 等[40]人設計了主從模式下多從機的通信結構；吳潮華[17]利用新松機器人公司提供的離線編程接口庫實現(xiàn)兩個機器人的同步控制，其中兩個機器人間的通信由 PLC 實現(xiàn)；畢志強[41]利用離線編程軟件，采用 8 軸聯(lián)動的方式實現(xiàn)了機器人與變位機的協(xié)同運動控制，也通過 IO 通信的方式實現(xiàn)了兩臺機器人的協(xié)同運動控制；Krused 等[42]利用 TCP/IP 實現(xiàn)了三臺工控機間的通信，完成對兩臺機器人的集成控制；向勇等[43]在研究協(xié)同雙機器人協(xié)同鉆鉚時通過 Ethercat(TCP/IP)進行系統(tǒng)和機器人之間信息的同步，但存在通信延時的問題。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)運動控制技術研究[D]. 姚桐興.華中科技大學 2017
[2]基于四元數(shù)的工業(yè)機器人姿態(tài)規(guī)劃與插補算法的研究[D]. 謝文雅.華中科技大學 2017
[3]工業(yè)機器人多通道協(xié)同控制技術研發(fā)[D]. 杜寶森.華中科技大學 2015
[4]多機器人協(xié)作焊接系統(tǒng)的算法研究與仿真實現(xiàn)[D]. 張曦.東南大學 2015
[5]多工業(yè)機器人基座標系標定及協(xié)同作業(yè)研究與實現(xiàn)[D]. 吳潮華.浙江大學 2015
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[7]雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)技術的研究[D]. 于廣東.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[8]多移動機器人的協(xié)同控制平臺設計與局部控制算法研究[D]. 王銘.浙江工業(yè)大學 2013
[9]弧焊機器人控制技術的研究與實現(xiàn)[D]. 熊爍.華中科技大學 2012



本文編號：3285757