雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)避碰運動研究↑.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機器人需要解決越來越復(fù)雜的任務(wù)，單臺工業(yè)機器人已經(jīng)無法適應(yīng)系統(tǒng)對于智能性以及系統(tǒng)柔順性的要求。相比單臺工業(yè)機器人，雙機器人系統(tǒng)可以極大的縮短任務(wù)時間、提高作業(yè)效率、最大化作業(yè)空間的利用，以及擁有更加優(yōu)越的載重能力和剛性性能。由于工作空間的重疊，雙機器人在工作時有很大的可能互相影響甚至發(fā)生碰撞，威脅人身與財產(chǎn)的安全。因此雙機器人系統(tǒng)規(guī)避碰撞風(fēng)險，規(guī)劃避碰路徑成為安全作業(yè)的最大前提。為了解決雙機器人系統(tǒng)在實際作業(yè)中存

2、在的隱患，本文以雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)為對象，對系統(tǒng)的碰撞檢測與避碰規(guī)劃問題進行了深入研究。
　　首先針對雙機器人松協(xié)調(diào)運動模型建立了D-H表，分析了空間中任意剛體運動同時推導(dǎo)出機器人工具末端空間運動微分方程，仔細(xì)分析了機器人工具末端姿態(tài)的變化與關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)化，推導(dǎo)出6個關(guān)節(jié)之間的平移與旋轉(zhuǎn)的傳遞矩陣，并針對運動學(xué)正逆過程進行求解，為后面運動學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)理論的基石。
　　其次對雙機器人碰撞檢測進行了研究。針對實體模型簡化

3、建模，選擇了圓柱-半球包圍盒模型，該模型具有包圍程度良好、模型相對簡單的特點，但其圓柱表面距離計算復(fù)雜。為解決該模型不足，本文利用內(nèi)點懲罰函數(shù)算法，通過求解無約束問題來求解帶有約束條件的非線性尋優(yōu)，將立體空間中雙機器人之間復(fù)雜的三維距離計算簡化為二維空間中非線性尋優(yōu)的問題，大大降低了計算的復(fù)雜程度與難度，并通過仿真實驗驗證了本算法的準(zhǔn)確性與有效性。
　　在完成兩機器人之間最短距離算法的基礎(chǔ)上，針對避碰成功率、任務(wù)完成所需時間、最短

4、距離曲線震蕩程度三個方面，本文通過實驗改進后的到了一種優(yōu)化的速度排斥場模型。在傳統(tǒng)的速度排斥場模型的基礎(chǔ)上，加入了三個可以通過操作人員人為控制來調(diào)節(jié)任務(wù)完成時間和振蕩頻率大小的參數(shù)，最終得到一個能滿足以上所有條件的改進后速度排斥場模型，并考慮到實際操作中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，實驗結(jié)果證明了速度排斥場改進模型的高效性與穩(wěn)定性，達(dá)到了本文對雙機器人協(xié)調(diào)避碰的期望。
　　本文對雙工業(yè)機器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)的距離計算與避碰路徑規(guī)劃方面進行了深入的研