本文關(guān)鍵詞：4R關(guān)節(jié)型機械手運動軌跡規(guī)劃及控制方式研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：關(guān)節(jié)型機械手具有高度的靈活性和通用性,是工業(yè)機器人發(fā)展的重要分支。隨著機械手的應(yīng)用日益廣泛,對其控制精度的要求也越來越高,對機械手的運動軌跡規(guī)劃及控制方式的研究就顯得非常重要。本文以曲軸加工機床上下料機械手為基礎(chǔ),對機械手進行機構(gòu)運動學(xué)及末端手爪位姿誤差進行分析,并根據(jù)機械手作業(yè)空間對其運動軌跡進行規(guī)劃,最后運用SIMATIC T-CPU運動控制器對機械手進行控制,使得關(guān)節(jié)型機械手能夠精確地完成上下料任務(wù)。首先,依據(jù)機械手在生產(chǎn)線的作業(yè)布局要求,選定上下料機械手的機構(gòu)形式為開鏈?zhǔn)?自由度關(guān)節(jié)型,并確定該機械手的連桿參數(shù),繪制機構(gòu)簡圖。運用D-H法建立機械手的運動學(xué)模型求解其正解方程及逆解表達式。在運動學(xué)分析的基礎(chǔ)上運用矩陣微分法建立了上下料機械手末端手爪的位姿誤差模型,對連桿長度誤差與角度誤差對末端手爪位姿誤差的影響度做出比較,分析表明角度誤差對末端手爪位姿誤差的影響較大。根據(jù)機械手的作業(yè)任務(wù),在關(guān)節(jié)空間中對其運動軌跡進行規(guī)劃,選取其運行軌跡點的坐標(biāo),根據(jù)運動學(xué)逆解表達式求出對應(yīng)各關(guān)節(jié)角度,采用三次多項式插值法運用Matlab軟件求出其軌跡方程。最后,運用SIMATIC 315T-2DP CPU作為機械手關(guān)節(jié)軸的運動控制器,以IM174作為通訊模塊連接控制器與伺服驅(qū)動系統(tǒng),通過硬件組態(tài)、各關(guān)節(jié)軸的工藝組態(tài)及基于Step7和Technology軟件包編制控制程序,實現(xiàn)了機械手沿運動軌跡作插補運動。本課題所研究的機械手與實際生產(chǎn)聯(lián)系密切,為四自由度關(guān)節(jié)型機械手的生產(chǎn)制造提供了參考數(shù)據(jù),并提供了一種模塊化的控制方式,具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：4R機械手 運動學(xué) 位姿誤差 軌跡規(guī)劃 運動控制
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP241
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.1 課題研究背景8-9
• 1.2 國內(nèi)外機械手的發(fā)展9-11
• 1.2.1 國外機械手發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 國內(nèi)機械手發(fā)展現(xiàn)狀10-11
• 1.3 課題來源及研究意義11-12
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容12-14
• 第2章 4R關(guān)節(jié)型機械手運動學(xué)分析14-24
• 2.1 機械手剛體位姿的數(shù)學(xué)描述14-16
• 2.1.1 位置矢量14-15
• 2.1.2 姿態(tài)描述15
• 2.1.3 機械手的齊次變換15-16
• 2.2 Denavit和Hartenberg（D-H）表示法16-18
• 2.3 4R機械手運動學(xué)分析18-23
• 2.3.1 4R機械手運動學(xué)正解18-20
• 2.3.2 4R機械手運動學(xué)反解20-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 4R機械手的位姿誤差分析24-33
• 3.1 機械手位姿誤差的產(chǎn)生24
• 3.2 4R機械手位姿誤差建模24-27
• 3.3 機械手末端靜態(tài)誤差分析27-29
• 3.4 機械手位姿誤差影響因素分析29-32
• 3.4.1 連桿長度誤差對位姿誤差的影響29-31
• 3.4.2 連桿角度誤差對位姿誤差的影響31-32
• 3.5 本章小結(jié)32-33
• 第4章 4R上下料機械手運動軌跡規(guī)劃33-47
• 4.1 軌跡規(guī)劃的基本原理33-35
• 4.2 軌跡規(guī)劃的方式35
• 4.3 關(guān)節(jié)軌跡的插值計算方法35-38
• 4.3.1 三次多項式插值36-37
• 4.3.2 高階多項式插值37-38
• 4.4 機械手上下料的運動軌跡規(guī)劃38-46
• 4.4.1 上下料工作路徑描述38-40
• 4.4.2 機械手的運動軌跡規(guī)劃40-46
• 4.5 本章小結(jié)46-47
• 第5章 4R機械手的運動控制47-60
• 5.1 控制系統(tǒng)設(shè)計方案47-49
• 5.1.1 控制方案的選擇47-48
• 5.1.2 SIMATIC 315T-2DP CPU48-49
• 5.1.3 IM174接口模塊49
• 5.2 運動控制程序設(shè)計49-59
• 5.2.1 控制系統(tǒng)運行環(huán)境的建立49-50
• 5.2.2 硬件組態(tài)50-52
• 5.2.3 工藝組態(tài)52-55
• 5.2.4 運動控制程序設(shè)計55-59
• 5.3 本章小結(jié)59-60
• 第6章 結(jié)論與展望60-62
• 6.1 結(jié)論60-61
• 6.2 展望61-62
• 參考文獻62-65
• 在學(xué)研究成果65-66
• 致謝66

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本文編號：395885