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六轴工业机器人的轨迹规划和声纹控制研究

六轴工业机器人的轨迹规划和声纹控制研究

作者：李林重庆大学

学位级别：硕士

随着近年我国智能化装备制造业的迅猛发展,传统装备制造企业的手工操作已经远远无法满足当前的生产要求,越来越多的企业开始选择采用工业机器人代替人工操作,以提高其生产效率和质量。论文针对工业机器人应用中存在的运动轨迹规划和声... 详细信息

随着近年我国智能化装备制造业的迅猛发展,传统装备制造企业的手工操作已经远远无法满足当前的生产要求,越来越多的企业开始选择采用工业机器人代替人工操作,以提高其生产效率和质量。论文针对工业机器人应用中存在的运动轨迹规划和声纹控制等需求热点和难点,提出了针对六轴工业机器人的基于几何学的逆运动算法并将其应用于轨迹规划,实现了考虑安全智能化的声纹识别与语音控制工业机器人系统,取得了较好的研究和应用成果。论文的具体研究工作及成果如下:（1）根据工业机器人逆运动学算法的不足,针对六轴工业机器人和具体应用场景要求及特点,提出了一种基于几何学的逆运动学算法。该算法结合六轴工业机器人在高精度机械加工生产场景中的特点和要求,固化第四轴和第六轴的运动方向,然后通过几何学对剩余四个轴做逆运动学分析,使得求解过程极大简化、易于理解且相比传统数值方法计算量大大降低,从而满足在常规甚至低配计算环境中的实现。结合该逆运动学模型,论文进一步提出了一种针对六轴工业机器人的简单有效的轨迹规划算法,有效解决了运动时因机器人各轴到达目标点时间不同或各关节变化剧烈引起的震动、蛇形运动等问题,实现了末端连续匀速运动。（2）针对工业机器人在安全智能化方面的需求,提出了基于SE-B-Res Net-50的声纹识别模型。该模型以Res Net-50为基础,通过对其网络结构和参数的改进,并与Squeeze-and-Excitation Net相结合,在识别速度没有显著变化的情况下,显著提高了声纹识别准确率,识别准确率达到惊人的97%以上。（3）根据工业机器人应用需要,结合上述的声纹识别模型和轨迹规划研究成果,论文设计并实现了六轴工业机器人声纹控制系统,并以SRE12-1450型机器人为实例,验证了该系统在工业生产作业中的可行性和有效性。该系统针对六轴工业机器人在高精度机械加工生产场景中具有良好的实用性。

关键词：六轴工业机器人轨迹规划声纹识别逆运动算法

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六轴工业机器人运动规划研究

六轴工业机器人运动规划研究

作者：朱庆浩南京信息工程大学

学位级别：硕士

六轴工业机器人在现代制造业中有着广泛的应用,是工业机器人的典型代表。为解决六轴工业机器人示教耗时费力和无法适应变化的作业场景等问题,使机器人能够在复杂的环境中实现自主规划,本文以IRB 120机器人为对象,研究了六轴工业机器人... 详细信息

六轴工业机器人在现代制造业中有着广泛的应用,是工业机器人的典型代表。为解决六轴工业机器人示教耗时费力和无法适应变化的作业场景等问题,使机器人能够在复杂的环境中实现自主规划,本文以IRB 120机器人为对象,研究了六轴工业机器人的运动规划问题,包括机器人运动学、轨迹规划、碰撞检测和避障路径规划,主要内容如下:首先,对机器人的运动学进行了求解。利用D-H法对机器人进行运动学建模,通过齐次变换得到了机器人的运动学正解。根据机器人的结构特点,基于代数法,将机器人的逆运动学从末端转换到腕心求解,采用位姿分离的方法,避免四阶矩阵的求逆运算,高效地求得了机器人的逆运动学解析解。其次,对机器人的轨迹规划进行了研究。采用五次多项式完成了机器人关节空间点到点和多节点之间的轨迹规划。采用S曲线加减速算法实现笛卡尔空间直线、圆弧和混合曲线的位置插补以及姿态插补,从而完成了机器人笛卡尔空间的轨迹规划。然后,对机器人的碰撞检测进行了分析。为了在提高检测效率的同时保证检测精度,采用层次包围盒法对机器人和障碍物的几何模型进行了简化。基于简化模型,分析了机器人与障碍物的避碰条件。最后,对机器人的避障路径规划进行了研究。改进了快速扩展随机树（RRT）算法,通过引入目标偏置和加入引力分量,极大地提高了算法的扩展效率,通过路径优化处理缩短了路径长度,提高了路径的平滑性。基于改进的RRT算法,考虑机器人与障碍物的避碰,完成了机器人在笛卡尔空间的路径规划,结合轨迹规划,最终实现了机器人在任务空间的运动规划。

关键词：六轴工业机器人运动规划路径规划 RRT算法

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六轴工业机器人的运动学分析

科技创新与应用 2021年第27期11卷 73-75,79页

作者：朱奕锟武汉纺织大学机械工程与自动化学院湖北武汉430073

如今正是我国社会主义发展的关键时期,尤其是在德国工业4.0以及中国制造2025的提出之后,人工智能技术逐渐被提到了相应的高度。在工业方面,基于人工智能技术产生的工业机器人问世之后,便得到相关岗位人员的认可,对于一些传统或者危险的... 详细信息

如今正是我国社会主义发展的关键时期,尤其是在德国工业4.0以及中国制造2025的提出之后,人工智能技术逐渐被提到了相应的高度。在工业方面,基于人工智能技术产生的工业机器人问世之后,便得到相关岗位人员的认可,对于一些传统或者危险的人工操作,工业机器人都能够发挥奇效,这也让它逐渐成为了当前不可替代的工业产品设备。文章所研究的对象为六轴工业机器人,其结构存在着六个关节,这些关节采用串联的手法整合在一起。其中,每个关节配备有对应的驱动器,控制着机器人的工作运动。从运动学的角度入手,对六轴工业机器人进行细致化分析。

关键词：六轴工业机器人运动学分析人工智能技术

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六轴工业机器人三维仿真系统应用及分析

自动化应用 2019年第2期 88-89页

作者：郭芬唐山市拓又达科技有限公司河北唐山063000

为了提高工业机器人设计效率,缩短研发周期,设计的运动模型更加接近实际运动,总结、归纳基于各种软件结合的、行之有效的机器人的三维仿真操作及分析过程。通过专业的法则建立特有的机器人运动模型,更好地实现机器人的运动控制。这种方... 详细信息

为了提高工业机器人设计效率,缩短研发周期,设计的运动模型更加接近实际运动,总结、归纳基于各种软件结合的、行之有效的机器人的三维仿真操作及分析过程。通过专业的法则建立特有的机器人运动模型,更好地实现机器人的运动控制。这种方法能够对机器人的控制算法进行全面分析,并更好地验证相关结构的合理性。结合实际情况,具体分析六轴工业机器人的三维仿真系统。

关键词：六轴工业机器人三维仿真系统仿真分析

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基于RTX的六轴工业机器人系统设计

机床与液压 2013年第15期41卷 134-136,163页

作者：毕鲁雁刘立生哈尔滨工业大学深圳研究生院广东深圳518055 德昌电机(深圳)有限公司机器人实验室广东深圳518125

针对六轴工业机器人的高精度、高实时性的系统要求,设计并实现了基于RTX的工业机器人系统。介绍六轴工业机器人本体结构,重点分析基于RTX的控制系统架构,给出六轴工业机器人的软硬件结构设计,充分利用Windows良好的界面功能以及RTX强大... 详细信息

针对六轴工业机器人的高精度、高实时性的系统要求,设计并实现了基于RTX的工业机器人系统。介绍六轴工业机器人本体结构,重点分析基于RTX的控制系统架构,给出六轴工业机器人的软硬件结构设计,充分利用Windows良好的界面功能以及RTX强大的实时处理能力,实现了开放的可扩展的六轴工业机器人系统。实验结果表明:基于RTX的六轴工业机器人具有良好的点位和轨迹精度,可以满足应用需求。

关键词：六轴工业机器人实时操作系统实时处理

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六轴工业机器人结构轻量化设计与仿真分析

机械管理开发 2023年第11期38卷 7-9页

作者：梁鹏丽吕梁高级技工学校山西吕梁033000

基于六轴工业机器人结构轻量化需求,结合机器人结构特点,介绍一种结构轻量化设计。在提出六轴工业机器人结构轻量化设计后,通过有限元拓扑优化分析方法对工业机器人进行轻量化设计,并根据优化结果对机器人模型进行几何重构,形成新几何... 详细信息

基于六轴工业机器人结构轻量化需求,结合机器人结构特点,介绍一种结构轻量化设计。在提出六轴工业机器人结构轻量化设计后,通过有限元拓扑优化分析方法对工业机器人进行轻量化设计,并根据优化结果对机器人模型进行几何重构,形成新几何结构设计,再采用有限元仿真分析方法对两种极限工况下六轴工业机器人强度与刚度进行仿真分析,确认性能符合要求。另外,将优化后的六轴工业机器人结构轻量化设计应用于工程实践,结合应用结果确认轻量化设计满足工业生产要求。

关键词：六轴工业机器人结构轻量化拓扑优化仿真分析

面向多点高速装配应用的六轴工业机器人动力学分析仿真

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面向多点高速装配应用的六轴工业机器人动力学分析仿真

作者：江兴旺浙江大学

学位级别：硕士

本文以面向多点高速装配的iR1000六轴串联工业机器人为研究对象,系统地研究了六轴串联工业机器人的运动学特性、工作空间、动力学特性等关键问题,旨在为工业机器人国产化开发特别是工业机器人动力学特性研究提供一套有效的技术解决思路... 详细信息

本文以面向多点高速装配的iR1000六轴串联工业机器人为研究对象,系统地研究了六轴串联工业机器人的运动学特性、工作空间、动力学特性等关键问题,旨在为工业机器人国产化开发特别是工业机器人动力学特性研究提供一套有效的技术解决思路。论文主要工作如下：一、分析了国内外机器人动力学研究现状,分析了国内外工业机器人产业发展现状,阐明本课题的研究意义和研究内容;二、建立了iR1000机器人的实体模型,利用D-H方法建立机器人连杆坐标系并推导机器人正运动学、逆运动学和工作空间;分析了多点装配轨迹,并结合机器人逆运动学计算出机器人各个关节的角度变化曲线、角速度变化曲线和角加速度变化曲线;三、采用拉格朗日方程法推导iR1000机器人的动力学方程,利用MATLAB分析其在运动过程中的惯量特性、哥氏力、离心力特性,得到了机器人各关节的驱动力矩,为机器人机械结构的优化设计和驱动传动部件的合理选型提供理论依据;四、利用ANSYS对iR1000机器人进行力学仿真,分析各个关节在给定驱动力矩的状态下的应力分布图、应变分布图和安全系数分布图,为进一步优化iR1000机器人的结构设计和轨迹控制策略提供了数据支撑;五、总结归纳了本文的主要研究工作和研究结论,针对六轴装配工业机器人的国产化和前沿研究作出展望,为后续研发工作提供参考。

关键词：六轴工业机器人 D-H方法拉格朗日方程法运动学分析工作空间动力学特性结构优化

基于机器视觉的六轴工业机器人神经网络自适应控制算法

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实验室研究与探索 2022年第1期41卷 37-40,46页

作者：张兴华广东白云学院机电工程学院广州510450

构建了一个基于机器视觉的工业机器人,由视觉模块、计算机、机器人以及软件组成,通过视觉模块获取对象图像,并进行分析,得出目标的坐标位置。运用神经网络自适应控制算法对控制器的脉冲输出进行补偿控制,从而使得机器人各关节的运动更... 详细信息

构建了一个基于机器视觉的工业机器人,由视觉模块、计算机、机器人以及软件组成,通过视觉模块获取对象图像,并进行分析,得出目标的坐标位置。运用神经网络自适应控制算法对控制器的脉冲输出进行补偿控制,从而使得机器人各关节的运动更加平滑可靠。实验结果表明,该机器人可以实现按预设连续轨迹精确运行,以取代人工进行涂胶、打磨、装配、焊接等工作。

关键词：机器视觉神经网络自适应控制算法六轴工业机器人

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六轴工业机器人用减速器的改进设计

湖州职业技术学院学报 2018年第3期16卷 80-83页

作者：俞志根黄柄超湖州职业技术学院机电与汽车工程学院浙江湖州313000 湖州中云机械制造股份有限公司技术部浙江湖州313012

目前,大多数六轴工业机器人的减速机构都采用摆线针轮减速器或差动齿轮减速器。摆线针轮减速器存在着结构复杂、制造成本高和传动效率低等不足。差动齿轮减速器也存在磨损较严重、使用寿命较短、运行噪音较大等缺陷。为了降低制造成本... 详细信息

目前,大多数六轴工业机器人的减速机构都采用摆线针轮减速器或差动齿轮减速器。摆线针轮减速器存在着结构复杂、制造成本高和传动效率低等不足。差动齿轮减速器也存在磨损较严重、使用寿命较短、运行噪音较大等缺陷。为了降低制造成本、提高传动效率和使用寿命,本设计对现行六轴工业机器人的减速机构进行了改进。设计了一种基于活齿少齿差行星齿轮传动(以下简称活齿传动)的减速器,简化了结构,降低了成本。经试验,样机能实现12～18的传动比,传动效率提高,达到了预期效果。

关键词：六轴工业机器人减速机构活齿传动减速器