本文關鍵詞：免力矩傳感器的機器人直接示教技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：工業(yè)機器人朝輕型化發(fā)展,人機協(xié)作能力不斷提高,對機器人的示教技術也提出了新的要求。直接示教(Direct Teaching)技術與傳統(tǒng)的示教盒示教技術相比具有效率高、操作友好簡單、對操作者要求低等優(yōu)點,因此成為了示教技術發(fā)展的重點方向。免力矩傳感器的直接示教技術因可以省去昂貴的力矩傳感器而具有明顯優(yōu)勢,但同時相比帶力矩傳感器的直接示教需要解決很多技術問題。所以本文著重研究免力矩傳感器的直接示教技術,采用基于力矩補償?shù)姆桨?尤其是動力學力矩補償,來實現(xiàn)對機器人的免力矩傳感器直接示教。本文基于對機器人動力學方程中各項的分析,根據(jù)不同機器人自身的特點,提出了兩種力矩補償方案:其一,對自重輕、慣量小的機器人采用基于部分動力學力矩補償?shù)姆桨?即補償示教過程中的重力矩及摩擦力矩。對符合此特點的并聯(lián)機器人,采用基于名義模型的方法,用機器人已有動力學方程和測量參數(shù)建立動力學模型的名義模型并得到重力項,對機器人作直接力矩控制實時補償重力矩實現(xiàn)直接示教。將該方案首先用在并聯(lián)Delta機器人的直接示教上,實驗結果表明該方案可獲得較好的補償效果,操作者拖動機械臂在整個工作空間大范圍移動示教時只需5~10N的力,最大力不超過20N。對同樣符合此特點的串聯(lián)SCARA機器人,采用基于模型辨識的方法,討論了重力項與摩擦力項的模型并設計辨識實驗對其進行了辨識,通過重力與摩擦力補償實現(xiàn)了對SCARA機器人的直接示教�？紤]串聯(lián)6R輕型機器人帶負載情況下的直接示教需求,提出了機器人質量參數(shù)自辨識方案來辨識機器人重力項,設計并進行了實驗,實驗結果表明對1、2、3關節(jié)的辨識效果較好,4、5、6關節(jié)辨識效果稍差,初步驗證了方案原理正確性和可行性。其二,對自重較大的串聯(lián)6R機器人,采用基于完整動力學力矩補償?shù)姆桨?對機器人動力學參數(shù)辨識進行了研究,通過建立動力學模型、推導線性形式方程、優(yōu)化辨識實驗所用的激勵軌跡、辨識、驗證等步驟,得到了機器人較準確的動力學模型,然后在搭建的開放式6R機器人平臺上基于完整動力學力矩補償實現(xiàn)了直接示教,實驗結果表明該方案具有很好的補償效果以及用戶體驗。最后,完善了直接示教系統(tǒng)軟件部分的初步功能。
【關鍵詞】：直接示教 免力矩傳感器 動力學辨識 力矩補償
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義8-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 基于阻抗控制的免力矩傳感器的機器人直接示教10
• 1.2.2 基于forcefree control的免力矩傳感器的機器人直接示教10-12
• 1.2.3 基于力矩平衡的免力矩傳感器的機器人直接示教12-13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13-14
• 1.4 本文的章節(jié)安排14-16
• 第2章 基于名義模型的免力矩傳感器機器人直接示教16-24
• 2.1 DELTA機器人模型16-18
• 2.1.1 Delta機器人運動學模型16-17
• 2.1.2 Delta機器人動力學模型17-18
• 2.2 基于名義模型的直接示教18-23
• 2.2.1 Delta機器人運動控制系統(tǒng)幾種典型的控制方式19-20
• 2.2.2 Delta機器人直接示教實驗20-23
• 2.3 本章小結23-24
• 第3章 基于模型辨識的免力矩傳感器機器人直接示教24-42
• 3.1 模型辨識的基本原理24-25
• 3.1.1 機器人模型辨識簡介24-25
• 3.1.2 機器人模型辨識方法及辨識算法25
• 3.2 重力項及摩擦力項模型及辨識25-26
• 3.2.1 重力項模型及辨識25-26
• 3.2.2 摩擦力項模型及辨識26
• 3.3 在串聯(lián)SCARA平臺上辨識實驗及直接示教實驗26-31
• 3.3.1 辨識實驗26-30
• 3.3.2 直接示教實驗30-31
• 3.4 機器人質量參數(shù)自辨識方案及實驗驗證31-40
• 3.4.1 機器人質量參數(shù)自辨識概述31-32
• 3.4.2 機器人質量參數(shù)自辨識方案32-36
• 3.4.3 在串聯(lián)六自由度機器人UR5上的自辨識實驗36-40
• 3.5 本章小結40-42
• 第4章 機器人動力學辨識42-57
• 4.1 動力學辨識的基本原理42-45
• 4.1.1 動力學建模與辨識簡述42-43
• 4.1.2 開放式串聯(lián)六自由度機器人平臺43-45
• 4.2 動力學建模與辨識45-48
• 4.2.1 動力學方程45
• 4.2.2 辨識模型的參數(shù)45-47
• 4.2.3 激勵軌跡設計與優(yōu)化47-48
• 4.3 動力學參數(shù)辨識實驗及結果分析48-56
• 4.3.1 動力學參數(shù)辨識實驗48-54
• 4.3.2 動力學參數(shù)辨識結果驗證54-56
• 4.4 本章小結56-57
• 第5章 基于完整動力學力矩補償?shù)拿饬貍鞲衅鳈C器人直接示教57-64
• 5.1 直接示教系統(tǒng)軟件開發(fā)57-60
• 5.1.1 直接示教系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境57-58
• 5.1.2 直接示教系統(tǒng)軟件架構及流程圖設計58-60
• 5.2 基于完整動力學力矩補償?shù)闹苯邮窘虒嶒?/span>60-63
• 5.2.1 點位模式下的直接示教及示教再現(xiàn)實驗60-61
• 5.2.2 連續(xù)軌跡模式下的直接示教及示教再現(xiàn)實驗61-63
• 5.3 本章小結63-64
• 結論64-66
• 參考文獻66-70
• 附錄70-78
• 致謝78

【相似文獻】

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黎意楓;免力矩傳感器的機器人直接示教技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

  本文關鍵詞：免力矩傳感器的機器人直接示教技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：383831