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大连理工大学学报 2017年第2期57卷 177-183页

作者：赵亮仲崇权郑飞翔大连理工大学电子信息与电气工程学部辽宁大连116024 华为数字技术有限公司江苏苏州215000

针对机器人调试过程中遇到的超限问题,提出了一种满足运动约束的加速度最优T型速度曲线控制方法,利用拉格朗日法分析了码垛机器人的动力学性能,论述了机器人轨迹规划算法的实现过程.该算法在保证运动平稳的基础上,充分发挥了驱动关节的... 详细信息

针对机器人调试过程中遇到的超限问题,提出了一种满足运动约束的加速度最优T型速度曲线控制方法,利用拉格朗日法分析了码垛机器人的动力学性能,论述了机器人轨迹规划算法的实现过程.该算法在保证运动平稳的基础上,充分发挥了驱动关节的驱动性能.与传统速度曲线的对比表明,无论单轴还是轴组模式下,机器人的控制效果均得到了明显的提高.

关键词：码垛机器人动力学轨迹规划最优加速度

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基于预定轨迹的机械手最优关节加速度研究

基于预定轨迹的机械手最优关节加速度研究

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作者：张魁仓合肥工业大学

学位级别：硕士

自工业革命以来,人力劳动逐渐的被机械所取代,为了满足生产中高效率,高强度以及高危险的工作,工业机器人应运而生。经过几十年的发展,机器人技术正从起步阶段逐渐走向成熟。对于机械手的轨迹规划,如时间最优、能量最小、冲击最小等一直... 详细信息

自工业革命以来,人力劳动逐渐的被机械所取代,为了满足生产中高效率,高强度以及高危险的工作,工业机器人应运而生。经过几十年的发展,机器人技术正从起步阶段逐渐走向成熟。对于机械手的轨迹规划,如时间最优、能量最小、冲击最小等一直是人们研究的热点问题。然而,关于机械手关节加速度最优的研究却比较少。上下料机械手在末端轨迹已知、时间已定的情况下,为了减小轨迹跟踪误差,降低执行器和机械臂的受力,限制机械手的共振频率,产生协调的运动,有必要对机械手的加速度进行优化。本文主要从以下几个方面进行关节加速度优化：首先,在对上下料机械手的结构和运动过程分析的基础上,采用D-H法建立机械手的运动学模型,得到机械手的正运动学方程,并进行了逆运动学分析以及雅可比矩阵的求解。其次,利用牛顿—欧拉递推公式法建立上下料机械手的动力学方程,随后对机械手的关节加速度,广义操作加速度进行了分析。最后,利用五次均匀B样条进行关节轨迹曲线拟合,使用综合改进的遗传算法在MATLAB软件上寻找优化模型的最优解,得出各关节位移、速度、加速度和冲击曲线。仿真结果表明,五次均匀B样条可以保证轨迹曲线的连续性和光滑性,综合改进的遗传算法有效的改善了遗传算法的早熟、收敛速度慢和局部最优解等缺点。通过对比发现,优化后的关节轨迹曲线不仅变的平滑,而且最大加速度降低了23.59%～28.76%,取得了满意的解。

关键词：机械手轨迹规划最优加速度遗传算法 B样条

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码垛机器人运动特性的研究与实现

码垛机器人运动特性的研究与实现

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作者：郑飞翔大连理工大学

学位级别：硕士

码垛机器人,就是依照集成单元化思想,将一件件的物料按照一定的模式堆码成垛,从而实现物料的储存、装卸、搬运和运输等物流活动。近年来,随着工业自动化、智能化水平的提高,码垛机器人正在物流领域扮演着愈发重要的角色,成为当下工业机... 详细信息

码垛机器人,就是依照集成单元化思想,将一件件的物料按照一定的模式堆码成垛,从而实现物料的储存、装卸、搬运和运输等物流活动。近年来,随着工业自动化、智能化水平的提高,码垛机器人正在物流领域扮演着愈发重要的角色,成为当下工业机器人的研究热点。课题针对码垛机器人的设计进行了相关理论的研究,并对机器人调试过程中遇到的问题,进行了理论分析,提出了解决方法,并进行了实验验证。首先,介绍了码垛机器人机械结构的设计,在此基础上利用几何关系,进行机器人主传动机构的运动分析,通过建立参考坐标系优化计算,利用坐标系之间的齐次变换,得到码垛机器人运动学位置的正反解,并且通过实际测得的数据验证了其正确性。利用其一阶、二阶导数得到速度、加速度的运动学正反解。通过雅各比矩阵分析了机器人的奇异性,并且根据其机械约束,利用数值法计算了码垛机器人的理论工作空间。其次,利用拉格朗日法分析广义坐标下机器人各个杆件运动的动能与势能,建立了动力学完整形式的方程式,从理论上分析其动力学性能。在Solidworks环境下进行虚拟装配得到码垛机器人的结构模型,将其简化模型导入ADAMS软件中,并控制机器人末端运动,仿真分析腰部驱动关节的力矩与速度、加速度的关系,得到其运动曲线图,以及力矩峰值时对应的机器人位姿,理论验证动力学方程的正确性,为最优加速度研究提供依据。再次,针对机器人调试过程中遇到的运动容易超限的问题,研究了不同的速度曲线控制方式,提出了一种加速度最优的,满足运动约束的T型速度曲线控制方法,在保证运动平稳的基础上,充分发挥驱动关节的驱动性能。并且详细介绍了机器人轨迹规划算法的实现过程。最后,介绍码垛机器人运动控制系统的设计。分别调用封装好的单轴绝对位置、轴组连续曲线运动控制指令编写程序,通过与传统速度曲线下的运动进行比较,表明无论单轴还是轴组,该最优加速度轨迹规划算法下的各个驱动关节的驱动性能最优。

关键词：码垛机器人运动学动力学轨迹规划最优加速度

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