基于MATLAB與ADAMS聯(lián)合仿真的雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)技術(shù)研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。雙臂機(jī)器人相比于傳統(tǒng)單臂機(jī)器人有更多的優(yōu)勢(shì)，不僅可以代替人類(lèi)進(jìn)行繁瑣重復(fù)的工作，而且可以在惡劣環(huán)境中進(jìn)行人機(jī)協(xié)作。雙臂間的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)是目前研究的關(guān)鍵內(nèi)容，包括雙臂路徑規(guī)劃，避碰以及雙臂間的柔性性協(xié)調(diào)等問(wèn)題，對(duì)研發(fā)者提出更高的要求。雙臂協(xié)調(diào)技術(shù)是機(jī)器人控制的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)，是指目標(biāo)物體與兩機(jī)械臂末端之間、雙臂之間避免相互碰撞的連續(xù)性運(yùn)動(dòng)軌跡控制技術(shù)。
　　本論文主要采用MATLAB和

2、ADAMS軟件聯(lián)合仿真的方式對(duì)雙臂協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)算法進(jìn)行驗(yàn)證。MATLAB軟件相當(dāng)于仿真雙臂機(jī)器人的控制器，運(yùn)用Robotic Toolbox工具箱對(duì)雙臂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃進(jìn)行仿真，模擬雙臂協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)中機(jī)械臂末端點(diǎn)在空間中運(yùn)動(dòng)的軌跡，并在ADAMS軟件中建立雙臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)，模擬運(yùn)動(dòng)過(guò)程。研究?jī)?nèi)容主要包括雙臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、雙臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、雙臂協(xié)調(diào)控制算法以及協(xié)調(diào)算法的仿真等幾個(gè)部分。論文主要工作如下：
　　（1）雙臂機(jī)器人系統(tǒng)，分別從雙臂

3、機(jī)器人的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個(gè)部分進(jìn)行全面的介紹，通過(guò)SolidWorks設(shè)計(jì)了雙臂機(jī)器人關(guān)節(jié)的模塊化構(gòu)造，并在雙臂軟件系統(tǒng)部分提出了已CODESYS軟件為控制機(jī)制，為下文雙臂協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究奠定基礎(chǔ)。
　　（2）雙臂運(yùn)動(dòng)學(xué)是建立在單臂運(yùn)動(dòng)學(xué)的基礎(chǔ)之上，在研究單臂正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)上討論雙臂運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。根據(jù)D-H參數(shù)建立雙臂六自由度的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并以此為基礎(chǔ)得到各連桿之間的變換矩陣和雙臂運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。
　?。?）在傳統(tǒng)人工

4、勢(shì)場(chǎng)法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，討論雙臂自避碰問(wèn)題。在靜態(tài)環(huán)境下，左臂相對(duì)于右臂視為障礙物，采用橢球包圍盒法將主臂各關(guān)節(jié)點(diǎn)視為障礙物點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)右臂從起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的無(wú)碰撞路徑規(guī)劃。
　?。?）運(yùn)用MATLAB和ADAMS進(jìn)行聯(lián)合仿真來(lái)模擬避障過(guò)程。在ADAMS環(huán)境下，依據(jù)UR5機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和機(jī)構(gòu)參數(shù)，建立UR5機(jī)器人的虛擬物理模型。根據(jù)工作任務(wù)的描述，利用MATLAB實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械臂的控制，輸出轉(zhuǎn)角參數(shù)給ADAMS中的真實(shí)模型，ADAMS