本文關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)臂式機(jī)器人示教軌跡采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了解決機(jī)器人噴涂軌跡示教方式繁瑣的缺點(diǎn),本文提出并實(shí)現(xiàn)了通過示教輔助裝置進(jìn)行噴涂軌跡離線示教的新方法。該示教輔助裝置具有6個(gè)自由度,各關(guān)節(jié)上安裝一個(gè)絕對式編碼器,示教時(shí)采用拖動引導(dǎo)的方式獲取噴涂軌跡,在編碼器記錄下各關(guān)節(jié)軸角度的同時(shí),數(shù)據(jù)內(nèi)容通過RS-485總線傳輸,并在上位機(jī)上進(jìn)行角度換算和數(shù)據(jù)優(yōu)化、存儲,通過坐標(biāo)變換,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人軌跡再現(xiàn)。首先,對示教輔助裝置的設(shè)計(jì)。為了讓示教點(diǎn)更加穩(wěn)定,使用阻尼器增大連接件之間的摩擦,消振消能。根據(jù)FANUC M-10iA型噴涂機(jī)器人參數(shù),建立關(guān)節(jié)臂正運(yùn)動學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用MATLAB仿真軟件,通過隨機(jī)生成空間點(diǎn)的方式,仿真出關(guān)節(jié)臂的工作空間點(diǎn)云模型,驗(yàn)證了其工作空間的有效性。其次,基于STM32芯片設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)集示教軌跡優(yōu)化、圖形仿真于一體的示教軌跡采集系統(tǒng)。在Visual C++6.0的MFC的開發(fā)環(huán)境下,調(diào)用OpenGL的圖形庫函數(shù),實(shí)現(xiàn)了關(guān)節(jié)臂模型圖形仿真和軌跡再現(xiàn)。根據(jù)編碼器輸出形式,定義信息幀格式,經(jīng)上位機(jī)解析串口內(nèi)容,換算為各軸關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角值,數(shù)據(jù)經(jīng)過限幅濾波、失速保護(hù)等優(yōu)化處理后,自動生成機(jī)器人可讀的示教文本程序。最后,搭建實(shí)驗(yàn)平臺,通過理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,確定示教軌跡采集系統(tǒng)的正確性,并完成了機(jī)器人復(fù)現(xiàn)示教軌跡的實(shí)驗(yàn),通過MATLAB仿真軟件的軌跡分析,得出了編碼器誤差權(quán)重等級,為進(jìn)一步改進(jìn)示教軌跡采集系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：噴涂 示教軌跡 編碼器 串口 圖形仿真
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 課題背景及研究目的和意義14-15
• 1.2 機(jī)器人的示教分類15-18
• 1.2.1 在線示教17-18
• 1.2.2 離線示教18
• 1.3 示教技術(shù)的研究現(xiàn)狀18-22
• 1.3.1 在線示教國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 離線編程國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.4 本文課題來源及研究內(nèi)容22-25
• 1.4.1 本文組織結(jié)構(gòu)24
• 1.4.2 本文各章節(jié)主要內(nèi)容24-25
• 1.5 本章小結(jié)25-26
• 第二章 示教軌跡采集系統(tǒng)總體規(guī)劃26-30
• 2.1 需求分析與功能設(shè)計(jì)26-28
• 2.2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)28
• 2.3 關(guān)節(jié)臂軌跡采集系統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用分析28-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 關(guān)節(jié)臂示教原理30-37
• 3.1 關(guān)節(jié)臂正運(yùn)動學(xué)模型建立30-32
• 3.2 關(guān)節(jié)臂工作空間分析32-34
• 3.3 關(guān)節(jié)臂編碼器34-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 示教軌跡采集系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)37-48
• 4.1 硬件總體設(shè)計(jì)37
• 4.2 微處理器主控電路設(shè)計(jì)37-38
• 4.2.1 采集系統(tǒng)微處理器芯片37-38
• 4.3 電源電路設(shè)計(jì)38-40
• 4.3.1 供電方案38-39
• 4.3.2 電源模塊電路設(shè)計(jì)39-40
• 4.4 微控制器外圍電路設(shè)計(jì)40-43
• 4.4.3 時(shí)鐘產(chǎn)生電路40-41
• 4.4.4 復(fù)位電路41-42
• 4.4.5 調(diào)試電路42
• 4.4.6 啟動電路42-43
• 4.5 信號采集電路設(shè)計(jì)43-46
• 4.5.1 編碼器反饋電路設(shè)計(jì)43-45
• 4.5.2 鍵盤輸入電路設(shè)計(jì)45-46
• 4.6 總線電路設(shè)計(jì)46
• 4.6.1 RS-485總線電路設(shè)計(jì)46
• 4.7 本章小結(jié)46-48
• 第五章 示教采集系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì)48-68
• 5.1 示教采集軟件設(shè)計(jì)概述48-49
• 5.2 示教關(guān)節(jié)臂軌跡采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸49-52
• 5.2.1 串口數(shù)據(jù)傳輸49-52
• 5.3 上位機(jī)數(shù)據(jù)優(yōu)化處理與軌跡仿真52-66
• 5.3.1 收發(fā)串口信息與數(shù)據(jù)處理52-56
• 5.3.2 編碼器角度數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換56-58
• 5.3.3 角度數(shù)據(jù)及角速度優(yōu)化58-61
• 5.3.4 示教軌跡程序生成61-62
• 5.3.5 上位機(jī)仿真軌跡實(shí)現(xiàn)62-66
• 5.4 本章小結(jié)66-68
• 第六章 示教采集系統(tǒng)平臺搭建與實(shí)驗(yàn)68-82
• 6.1 關(guān)節(jié)臂軌跡采集平臺搭建68-71
• 6.1.1 關(guān)節(jié)臂編碼器安裝68-69
• 6.1.2 關(guān)節(jié)臂編碼器接線69-70
• 6.1.3 關(guān)節(jié)臂采集盒70
• 6.1.4 示教關(guān)節(jié)臂軌跡采集軟件70-71
• 6.2 關(guān)節(jié)臂軌跡采集系統(tǒng)測試71-73
• 6.2.1 編碼器檢測71-73
• 6.3 關(guān)節(jié)臂的標(biāo)定73-77
• 6.3.1 零點(diǎn)標(biāo)定74
• 6.3.2 姿態(tài)標(biāo)定74-77
• 6.4 示教軌跡仿真再現(xiàn)和機(jī)器人軌跡再現(xiàn)實(shí)驗(yàn)77-79
• 6.4.1 典型軌跡的示教再現(xiàn)77-79
• 6.5 關(guān)節(jié)臂安裝誤差分析79-81
• 6.6 本章小結(jié)81-82
• 結(jié)論與展望82-83
• 參考文獻(xiàn)83-88
• 致謝88-89
• 附錄1 編碼器收發(fā)數(shù)據(jù)表89-90
• 附錄2 采集系統(tǒng)換算的編碼器角度值90-91
• 附錄3 上位機(jī)解析數(shù)據(jù)程序91-99

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本文編號：372254