检索结果-南通市图书馆

作者：汪明辉湖南大学

学位级别：硕士

新一代工业机器人通常要求在动态环境下高效作业,灵活避障是其轨迹规划与运动控制的关键技术。轨迹规划旨在为机器人的运动控制提供期望的输入,良好的规划可以显著提升机器人的作业效率、运行平稳性并减少能量消耗。本文以安川首钢某6... 详细信息

新一代工业机器人通常要求在动态环境下高效作业,灵活避障是其轨迹规划与运动控制的关键技术。轨迹规划旨在为机器人的运动控制提供期望的输入,良好的规划可以显著提升机器人的作业效率、运行平稳性并减少能量消耗。本文以安川首钢某6自由度关节型机器人为研究对象,重点研究其空间避障问题,提出一种基于几何避障法的关节型机器人多指标协同轨迹优化方法。优化指标包括任务空间的路径长度、执行总时间及关节空间轨迹平滑度;约束包含避开障碍,通过型值点位置,存在上界的各关节速度、加速度及加加速度。主要研究内容为:(1)6自由度关节型机器人的运动学和动力学模型。以Motoman MH50-35机器人为研究对象,基于D-H法推导机器人的正、逆运动学模型的封闭解。基于Matlab/RTB建立机器人仿真模型,验证若干位置及姿态。基于矢量构造法推导速度运动学模型,并基于欧拉-拉格朗日方程,推导出文中机器人关节空间逆动力学模型的解析表达式。对重力矩、科氏矩阵、惯性矩阵等参数进行数值计算与分析,研究各参数对机器人各关节驱动力矩的影响。(2)关节型机器人一般轨迹规划方法。任务空间轨迹规划时,研究了直线及圆弧插补方法,基于Matlab进行仿真验证。关节空间轨迹规划时,研究了常用的轨迹规划方法,推导出五次均匀B样条曲线的显式形式,并将均匀五次B样条曲线的插补结果与非均匀五次B样条曲线对比。(3)基于单位四元数球面意义的姿态插补算法。姿态插补时,分析欧拉角插值及通用旋转变换插值的不足,研究了基于单位四元数球面意义的姿态插补方法,分析两姿态及三姿态插补法,推广到n个姿态插补。基于Matlab/RTB进行姿态插补验证,并将插补结果与欧拉法及SLERP的插补结果对比。(4)一种考虑避障的关节型机器人多指标协同轨迹优化方法。协同优化分两次进行,一次优化在任务空间进行,求出考虑避障的最优路径,将其插值后用逆运动学方程转换到关节空间。二次优化在关节空间进行,以轨迹平滑与执行时间最短为目标函数,利用遗传算法优化关节空间的时间序列,求得最优避障轨迹。

关键词：关节型机器人避障轨迹路径优化姿态规划逆动力学

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基于晶圆与基板传输机器人的避障轨迹规划和位置预校正

基于晶圆与基板传输机器人的避障轨迹规划和位置预校正

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作者：叶文涛广东工业大学

学位级别：硕士

集成电路(IC)产业是现代科技的象征,衡量一个国家经济发展、政治和国防实力的重要标志之一就是集成电路产业的技术水平和产业规模。传输机器人集成设备是集成电路产业加工工序中极为重要的设备之一,其核心就是机器人和配套的位置预校正... 详细信息

集成电路(IC)产业是现代科技的象征,衡量一个国家经济发展、政治和国防实力的重要标志之一就是集成电路产业的技术水平和产业规模。传输机器人集成设备是集成电路产业加工工序中极为重要的设备之一,其核心就是机器人和配套的位置预校正系统。传输机器人主要完成晶圆或陶瓷基板这些料片在多个工序之间快速、准确、平稳,可靠的传输和定位工作。位置预校正系统与传输机器人配合使用,来校正料片的位置偏差,提高传输的定位精度。传输机器人集成设备的性能优劣与否,直接影响整个产业加工工艺的可靠程度和自动化水平,对IC产业的发展具有重要的意义。本文针对晶圆及基板传输机器人的高精度、高效率、高平稳性和避障的要求,对机器人的轨迹规划和避障运动方式进行了深入的研究。针对应用于晶圆和陶瓷基板的位置预校正系统的结构以及校正算法进行了设计和实验。在研究了国内外的相关文献后,本文分析了传输机器人的轨迹规划和位置预校正系统的研究现状,在第一章中确定了论文的总体研究方案,选择R-?型传输机器人作为研究对象,进行轨迹规划和避障的研究,并确定对晶圆和陶瓷基板分别进行位置预校正的研究。然后,本文针对传输机器人的运动进行分析,以机器人的三维结构模型为基础,建立了只能进行径向伸缩运动的末端手臂伸缩模型,并进行运动推导,构建了机器人的D-H坐标系,推导出机器人的正逆运动学方程和动力学方程。轨迹规划上,在关节空间内分别采用三次多项式插值和五次多项式插值,运用MATLAB软件对机器人进行轨迹规划的仿真,得出五次多项式插值具备运动平稳和冲击力较小的优势。随后,以设备外壳为障碍对象,分析了传输机器人在运动过程中的避障问题,提出了回原点避障和同时避障这两种避障方式。在约束条件下,以时间最优为目标,在MATLAB上针对四种典型的运动路径进行了仿真。结果表明,同时避障的运动耗时更短,可节约约20%的时间。根据研究对象不同,借助于实验室已有机器人的搬运功能,分别设计出适用于晶圆和陶瓷基板的位置预校正系统。前者采用线性几何算法,对晶圆的形心进行定位,依靠端点位置的锐变特性对晶圆缺口进行定位,根据激光透射式传感器的采集数据,控制电机进行运动,与机器人配合,实现对晶圆的位置偏差的校正和缺口旋转角度调整。后者则设计出一种校正结构,辅以机器人的搬运,对陶瓷基板在料盒中的位置偏差进行校正。最后借助外部倒装设备的相机,观察这两种料片上的标记物所在位置坐标。实验表明,经过校正后,前者的定位精度为16.31μm,后者的定位精度为32.52μm,分别实现了预校正的功能。

关键词：传输机器人避障轨迹时间最优位置预校正定位精度

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障碍物环境下机械臂避障轨迹检测研究

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机械设计与制造工程 2023年第11期52卷 43-48页

作者：别红玲周波上海城建职业学院人工智能应用学院上海201415 浙江交通职业技术学院海运学院浙江杭州311112

为获得机器人机械臂躲避多障碍时的最优路径,研究了多类型障碍物环境下机械臂避障轨迹检测方法。根据笛卡尔空间和机械臂关节空间的关系,对机械臂进行运动学建模;构建障碍物简化模型,将障碍物模型映射到C-空间中,并将机械臂运动简化为... 详细信息

为获得机器人机械臂躲避多障碍时的最优路径,研究了多类型障碍物环境下机械臂避障轨迹检测方法。根据笛卡尔空间和机械臂关节空间的关系,对机械臂进行运动学建模;构建障碍物简化模型,将障碍物模型映射到C-空间中,并将机械臂运动简化为一个两关节机械臂的运动,在C-空间内进行障碍物与两关节机械臂的碰撞运算,确定机器人机械臂的移动空间;在移动空间内采用象限判别法改进A^(*)算法,结合贝塞尔曲线路径点平滑优化,检测机器人机械臂在障碍环境下的最佳避障轨迹。实验结果表明:采用该方法对障碍物模型进行C-空间映射,障碍物和机械臂可运动空间醒目,机械臂的避障轨迹检测结果清晰,避障轨迹规划成功率大于98%。

关键词：多障碍物环境机械臂避障轨迹 C-空间改进A^(*)算法

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基于分段动态运动基元的机械臂轨迹学习与避障方法

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机器人 2024年第3期46卷 275-283页

作者：刘暾东张馨月林晨滢吴晓敏苏永彬厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院福建厦门361102

针对存在障碍物的复杂工作场景中所规划的机械臂运动轨迹与示教轨迹相似性不高的问题,提出一种基于分段DMP(动态运动基元)的轨迹学习与避障方法。首先利用DMP模型对示教轨迹编码生成一条学习轨迹,结合快速扩展随机树算法(RRT)在工作空... 详细信息

针对存在障碍物的复杂工作场景中所规划的机械臂运动轨迹与示教轨迹相似性不高的问题,提出一种基于分段DMP(动态运动基元)的轨迹学习与避障方法。首先利用DMP模型对示教轨迹编码生成一条学习轨迹,结合快速扩展随机树算法(RRT)在工作空间中获得能够顺利回归原始轨迹的避障路径;然后针对避障路径确定中间点进行分段DMP优化编码,学习生成具有一定泛化能力的复现轨迹;最后通过机械臂进行轨迹复现,实现保留原始轨迹特征的避障功能。通过手写体字母实验与六轴机械臂平台上的物块搬运实验进行验证,结果表明:DMP分段编码的能力有效解决了传统避障算法所造成的轨迹变形和特征破坏问题,与传统避障算法的轨迹相比,实验结果轨迹与示教轨迹的相似性有了明显提高,验证了所提方法的有效性。

关键词：示教学习轨迹学习动态运动基元快速扩展随机树避障轨迹

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移动机械臂环境感知与运动规划的研究

移动机械臂环境感知与运动规划的研究

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作者：张祥哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

近几年随着移动机器人在各方面的应用越来越广,要求机器人有更高的适应未知环境的能力。移动机器人所处环境的不确定性和多样性要求移动机器人具有更好的感知规划能力。因此本文围绕带标识的危险源搜寻抓取任务,重点研究基于全局离散化... 详细信息

近几年随着移动机器人在各方面的应用越来越广,要求机器人有更高的适应未知环境的能力。移动机器人所处环境的不确定性和多样性要求移动机器人具有更好的感知规划能力。因此本文围绕带标识的危险源搜寻抓取任务,重点研究基于全局离散化环境模型的移动平台路径规划和基于信息熵的移动机械臂环境感知与运动规划,实现大范围未知环境的模型构建与路径搜索、局部障碍环境的实时建模以及机械臂抓取轨迹规划等目标物体处置的关键步骤。首先,本文利用RGB-D(Kinect V2)视觉传感器、单目视觉传感器和3D激光传感器搭建了移动机械臂的环境感知系统。将Kinect V2安装在移动平台背部作为全局传感器,处理获得全局离散化环境模型用于指导路径规划;为二维激光测距传感器设计旋转云台构建了一个三维激光测距系统,将其安装在臂末端用于获取局部环境信息,并配以单目相机来采集目标物体的位姿信息。根据基于高斯过程的估计模型,建立包含环境几何特征、信息熵和危险源位姿的多维离散化环境模型。然后,本文建立了基于环境模型的移动机械臂运动规划算法。在全局环境搜索建模过程中,单独对移动平台做出研究,利用设计的环境感知系统进行环境构建,建立一种基于改进人工势场法路径规划方法,控制移动平台到达适合移动机械臂抓取危险源的位置。搭建基于ROS的环境感知与重建的和移动机械臂轨迹规划的软件系统。提出基于高斯过程信息熵的移动机械臂抓取轨迹规划算法,实现移动机械臂在未知复杂环境中对危险源的抓取操作任务。利用三维离散化环境建模中预测未知点的信息熵并建立臂末端点轨迹的目标函数,获得一条无碰撞移动机械臂运动轨迹并完成抓取带有标识的危险源目标。最后,完成移动机械臂搜寻定位与自主抓取系统的平台搭建和实验研究。针对环境感知系统、单独机械臂的抓取规划进行实验研究,验证各个组成部分的可行性。将带标识的危险源目标放在大范围复杂环境中并设计了不同的障碍环境,对移动机械臂的环境感知和抓取轨迹规划开展完整研究。根据Kinect V2感知全局离散化环境信息,利用改进人工势场法对移动平台做出路径规划接近危险源,3D激光雷达完成局部环境感知并指导车臂协调运动规划,可以到达由单目视觉摄像头获取的危险源位置点完成抓取。实现了大范围未知环境中对带标识危险源物体的搜寻和自主抓取操作实验,验证系统的可行性。

关键词：移动机械臂环境构建路径规划高斯信息熵避障轨迹

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