隨著工業(yè)的發(fā)展和機器人技術(shù)的進步,傳統(tǒng)的單機器人系統(tǒng)已不足以勝任當今日益多樣化的柔性自動化生產(chǎn)需求。為適應(yīng)任務(wù)復(fù)雜化、操作智能化及系統(tǒng)柔性化等要求,多機器人協(xié)作系統(tǒng)已逐步被推廣和應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中。多機器人協(xié)作系統(tǒng)與單個機器人相比,具有更強的作業(yè)能力、更大范圍的工作空間、更靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組織方式,是目前的研究熱點之一。本文以多機器人協(xié)作在焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用為背景展開研究,以協(xié)作完成空間復(fù)雜焊縫焊接為任務(wù)目標,重點研究多機器人協(xié)作焊接過程中的關(guān)鍵性研究問題。相比于傳統(tǒng)的焊接機器人+變位機組成的焊接工作站或由兩臺工業(yè)機器人組成的協(xié)作系統(tǒng),多機器人（三臺或三臺以上）協(xié)作焊接具有更多的優(yōu)勢,但是也帶來了更為復(fù)雜的控制問題。本文針對這些難點問題展開研究,研究的主要內(nèi)容和成果如下:（1）在連續(xù)焊接過程中為滿足復(fù)雜焊縫焊接的任務(wù)約束和焊接工藝要求等諸多因素,搬運機器人必須不斷的變換夾持工件的位姿以保證焊點始終處于理想的焊接位姿,焊接機器人也必須不斷調(diào)整焊槍的位姿以保證焊槍滿足焊接要求,此過程要求搬運機器人間、搬運機器人與焊接機器人間均滿足一定的位姿約束。除此之外,在協(xié)作焊接過程中還需考慮初始焊接位置的... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：140 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

多機器

東南大學(xué)博士學(xué)位論文4圖1-3雙臂協(xié)作軸孔裝配圖1-4多機器人協(xié)作焊接針對上述多種形式的多機器人協(xié)調(diào)運動，國內(nèi)外的研究學(xué)者對其軌跡規(guī)劃方法展開了深入的研究。目前，多機器人協(xié)調(diào)運動時的軌跡規(guī)劃主要集中在運動學(xué)約束和控制方法兩方面。國外研究開始時間較早，理論研究廣泛，并形成了一套完整的理論體系。（1）針對多機器人的運動約束問題，研究主要集中在軌跡的約束關(guān)系，包括機器人末端位姿、速度和加速度的約束，以及運動過程中的同步和協(xié)調(diào)。Mason[8]首次指出當兩個或兩個以上機器人抓取同一物體時，機器人末端會受到運動學(xué)的約束，并給出當多機器人夾持物體繞其中心旋轉(zhuǎn)時，多機器人末端的速度約束關(guān)系。文獻[9][10]在此基礎(chǔ)上開展了雙機器人協(xié)作應(yīng)用的研究，分別針對兩臺協(xié)作機器人共同抓取同一剛性物體運動、操作一對鉗子和抓取具有球關(guān)節(jié)的物體運動三種情況展開討論，最終推導(dǎo)出機器人末端的位姿約束及速度、加速度約束關(guān)系。文獻[11]研究了一種特殊形式的協(xié)作搬運應(yīng)用，即兩個機器人協(xié)作搬運物體作對稱運動時的運動約束方程。在研究運動學(xué)約束的基礎(chǔ)上，T.J.Tarn[12][24]開始研究運動過程中的同步和協(xié)調(diào)問題，將雙臂機器人與物體看作一閉運動鏈，并根據(jù)約束關(guān)系推導(dǎo)出各機器人的運動學(xué)方程。更進一步地，F(xiàn).M.L.Amirouche[13][14]針對雙機器人運動學(xué)設(shè)計展開研究，基于雙機器人的相對位姿約束關(guān)系得到了最優(yōu)的雙機器人運動學(xué)設(shè)計。為清晰地描述協(xié)作過程中的約束問題，Nagai等[15]針對雙臂協(xié)同夾持工件時提出了絕對運動的概念。隨著機器人數(shù)量的增加和任務(wù)的復(fù)雜化，文獻[27][28][29]還提出了面向任務(wù)的協(xié)調(diào)運動約束關(guān)系和同步協(xié)調(diào)策略。除此之外，還有學(xué)者針對協(xié)調(diào)操作柔性物體[30][31][32]和柔性機器人協(xié)調(diào)運動約束[33][34][35][36

東南大學(xué)博士學(xué)位論文4圖1-3雙臂協(xié)作軸孔裝配圖1-4多機器人協(xié)作焊接針對上述多種形式的多機器人協(xié)調(diào)運動，國內(nèi)外的研究學(xué)者對其軌跡規(guī)劃方法展開了深入的研究。目前，多機器人協(xié)調(diào)運動時的軌跡規(guī)劃主要集中在運動學(xué)約束和控制方法兩方面。國外研究開始時間較早，理論研究廣泛，并形成了一套完整的理論體系。（1）針對多機器人的運動約束問題，研究主要集中在軌跡的約束關(guān)系，包括機器人末端位姿、速度和加速度的約束，以及運動過程中的同步和協(xié)調(diào)。Mason[8]首次指出當兩個或兩個以上機器人抓取同一物體時，機器人末端會受到運動學(xué)的約束，并給出當多機器人夾持物體繞其中心旋轉(zhuǎn)時，多機器人末端的速度約束關(guān)系。文獻[9][10]在此基礎(chǔ)上開展了雙機器人協(xié)作應(yīng)用的研究，分別針對兩臺協(xié)作機器人共同抓取同一剛性物體運動、操作一對鉗子和抓取具有球關(guān)節(jié)的物體運動三種情況展開討論，最終推導(dǎo)出機器人末端的位姿約束及速度、加速度約束關(guān)系。文獻[11]研究了一種特殊形式的協(xié)作搬運應(yīng)用，即兩個機器人協(xié)作搬運物體作對稱運動時的運動約束方程。在研究運動學(xué)約束的基礎(chǔ)上，T.J.Tarn[12][24]開始研究運動過程中的同步和協(xié)調(diào)問題，將雙臂機器人與物體看作一閉運動鏈，并根據(jù)約束關(guān)系推導(dǎo)出各機器人的運動學(xué)方程。更進一步地，F(xiàn).M.L.Amirouche[13][14]針對雙機器人運動學(xué)設(shè)計展開研究，基于雙機器人的相對位姿約束關(guān)系得到了最優(yōu)的雙機器人運動學(xué)設(shè)計。為清晰地描述協(xié)作過程中的約束問題，Nagai等[15]針對雙臂協(xié)同夾持工件時提出了絕對運動的概念。隨著機器人數(shù)量的增加和任務(wù)的復(fù)雜化，文獻[27][28][29]還提出了面向任務(wù)的協(xié)調(diào)運動約束關(guān)系和同步協(xié)調(diào)策略。除此之外，還有學(xué)者針對協(xié)調(diào)操作柔性物體[30][31][32]和柔性機器人協(xié)調(diào)運動約束[33][34][35][36

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]垂直六關(guān)節(jié)工業(yè)機器人運動學(xué)參數(shù)標定[D]. 郭哲.東南大學(xué) 2018
[3]冗余雙臂機器人協(xié)調(diào)操作方法研究[D]. 華磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]雙臂強耦合系統(tǒng)的運動規(guī)劃與控制的研究[D]. 禹超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]移動機器人雙六自由度機械臂運動規(guī)劃[D]. 胡雨濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[6]機器人毛刺修理作業(yè)的阻抗控制研究[D]. 孫潔.山東大學(xué) 2006
[7]基于阻抗控制的機器人柔順性控制方法研究[D]. 楊振.東南大學(xué) 2005
[8]基于假設(shè)模態(tài)法柔性機械臂協(xié)調(diào)運動系統(tǒng)控制方法的研究[D]. 徐兆成.吉林大學(xué) 2005
[9]基于控制的柔性機器人及其協(xié)調(diào)操作動力學(xué)建模與分析[D]. 毛立軍.北京工業(yè)大學(xué) 2002



本文編號：3267182