SCARA機(jī)器人末端執(zhí)行器定位精度控制技術(shù)研究.pdf

1、SCARA型機(jī)器人是一種與其他機(jī)械或電子設(shè)備相結(jié)合使用的平面裝配機(jī)器人，具有高速、高精度、柔性好等優(yōu)點(diǎn)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車等產(chǎn)業(yè)方面，主要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的自動(dòng)裝配、檢測(cè)、焊接等相關(guān)工作。隨著我國(guó)機(jī)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，相應(yīng)地帶動(dòng)了自動(dòng)裝配產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中SCARA機(jī)器人也承擔(dān)了更多的裝配任務(wù)。SCARA機(jī)械臂末端執(zhí)行器的定位精度在自動(dòng)裝配領(lǐng)域中具有非常重要的意義，影響著裝配體的可靠性。因此，提高SCARA機(jī)器人機(jī)械臂末端執(zhí)行器定位精度的

2、研究就顯得尤為重要。影響末端執(zhí)行器精度的因素有很多，但是其中影響因素最重要的是機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和視覺(jué)處理技術(shù)這兩部分。
　　機(jī)械結(jié)構(gòu)方面:首先闡述了仿生學(xué)基礎(chǔ)理論，分析了莖稈和葉脈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和幾何形狀，以截面為T型的機(jī)械臂加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，根據(jù)葉脈特征設(shè)計(jì)了仿生Ⅰ型和莖稈-葉脈混合特征設(shè)計(jì)了仿生Ⅱ型;然后利用Proe/E軟件建立了小臂的三維建模，并導(dǎo)入ANSYS Workbench軟件中進(jìn)行了靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和比剛度效能分析

3、，根據(jù)仿真結(jié)果確定了最優(yōu)的仿生設(shè)計(jì)模型即仿生Ⅱ型，并根據(jù)優(yōu)化數(shù)值模型對(duì)仿生Ⅱ型的環(huán)形尺寸進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化;最后進(jìn)行了SCARA機(jī)器人末端執(zhí)行器低速和高速的重復(fù)定位精度試驗(yàn)，試驗(yàn)驗(yàn)證了仿生Ⅱ型結(jié)構(gòu)的合理性，以及該結(jié)構(gòu)使末端執(zhí)行器重復(fù)定位精度提高到0.015mm。
　　視覺(jué)處理方面:針對(duì)某款運(yùn)用仿生設(shè)計(jì)的SCARA機(jī)械臂的馬達(dá)-墊圈裝配設(shè)備開展了視覺(jué)處理技術(shù)研究。首先闡述了馬達(dá)-墊圈裝配設(shè)備的工作流程，根據(jù)馬達(dá)和墊圈尺寸小、反光強(qiáng)的特

4、點(diǎn)選擇了藍(lán)光、同軸光照射的LED燈和具有CMOS感光芯片的Basler acA2500.14gm GigE相機(jī);其次根據(jù)相機(jī)非線性標(biāo)定算法求取了相機(jī)內(nèi)、外參數(shù)和畸變系數(shù)，根據(jù)手眼標(biāo)定算法求取了相機(jī)相對(duì)于機(jī)械臂末端執(zhí)行器的變換矩陣;然后對(duì)末端執(zhí)行器采集的馬達(dá)和墊圈圖像進(jìn)行了圖像處理，并基于墊圈和馬達(dá)的模板特征進(jìn)行了墊圈圓心和馬達(dá)圓心的識(shí)別和定位，根據(jù)馬達(dá)模具的幾何形狀提出了一種基于拍三次馬達(dá)圖像的馬達(dá)坐標(biāo)計(jì)算方法;最后進(jìn)行了末端執(zhí)行器定位