视觉定位研磨SCARA机器人动态跟踪精度改进研究

作     者：周海龙 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：戴跃洪

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：动态跟踪 SCARA机器人 运动控制 视觉检测 模糊PID 

摘      要：视觉定位研磨SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)机器人动态跟踪主要是通过视觉系统进行定位,改进动态跟踪算法,提高研磨SCARA机器人动态跟踪的精度。本文主要研究提高研磨SCARA机器人的动态跟踪精度,通过视觉检测系统采集研磨SCARA机器人动态跟踪数据,将采集的数据输入到模糊PID控制系统,自动调整系统参数。使用S型三阶插值算法优化研磨SCARA机器人动态跟踪运动轨迹,本文主要开展以下方面研究。(1)研磨SCARA机器人运动学建模和控制系统方案设计。理解研磨SCARA机器人的整体构成,熟悉系统各个组件之间的关系,完成研磨SCARA机器人流水线的三维建模。设计研磨SCARA机器人运动学模型,正逆运动学分析,仿真验证。详细阐述研磨SCARA机器人的运动控制系统,基于模糊控制和PID控制系统的特性,采用模糊PID控制算法作为SCARA机器人的控制系统。(2)研磨SCARA机器人视觉检测系统方案设计。设计视觉检测系统,搭建CCD检测系统,采集数据,进行图像处理,坐标变换,标定。采用Halcon平台进行相机标定,视觉系统的验证,输出研磨SCARA机器人的运动跟踪精度,将检测结果反馈到机器人,自动修改参数,形成闭环检测系统。(3)研磨SCARA机器人的动态跟踪算法优化研究。设计研磨SCARA机器人的动态跟踪轨迹,分析采用不同的研磨SCARA机器人动态跟踪算法对应的研磨SCARA机器人稳定性和动态跟踪精度。改进动态跟踪算法,对比三阶多项式插值,五阶多项式插值,常规S型曲线算法的特点。将S型插值算法和三阶多项式插值算法结合在一起,优化研磨SCARA机器人的动态跟踪算法。增大研磨SCARA机器人的运动速度,提高系统的稳定性,减少CT时间。优化机器人运动的轨迹,运动的过程更加平稳。(4)完成研磨SCARA机器人的控制系统编程。简单介绍研磨SCARA机器人的操作平台WINCAPSIII软件。完成研磨SCARA机器人动态跟踪程序,软件操作界面程序。在不同的速度等级下,现场进行研磨SCARA机器人调试,测试研磨SCARA机器人的动态跟踪系统的精度,系统稳定性,记录数据,进行分析。测试的数据CT时间6.8S,研磨SCARA机器人的动态跟踪精度达到99.6%,满足指标要求。验证了本文研磨SCARA机器人的动态跟踪算法和控制系统。