6R機械臂末端拖曳與剛度可視化仿真及實驗研究.pdf

1、工業(yè)機器人以其成本低、精度高、效率高和可擴展性強等性能正廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。針對示教方式非便捷化，本文實現(xiàn)機械臂拖曳仿真及實驗，通過拖曳來示教機械臂。針對拖曳過程中高實時性，本文給出了基于機器人結(jié)構(gòu)與姿態(tài)矩陣正交的快速逆解方法。針對機械臂拖曳過程中剛度變化的問題，本文給出了機械臂末端剛度進行可視化處理的方法。基于本文提出的理論方法和技術(shù)，進行了相應(yīng)的仿真和實驗。論文主要內(nèi)容如下:
　　以新松SIASUN SR6C機器人為研究對象，

2、以D-H方法為基礎(chǔ)建立了工業(yè)機器人運動學(xué)模型，介紹了機器人的正向運動學(xué)。使用微分變換的方法進行了機器人雅可比矩陣的求解。
　　面向機械臂末端拖曳，提出了基于機器人結(jié)構(gòu)與姿態(tài)矩陣正交的快速逆解方法。基于機器人的結(jié)構(gòu)特點創(chuàng)建機器人連桿坐標(biāo)，可使部分連杼變換矩陣中的位置矩陣為零，從而為計算過程減少工作量。基于機器人姿態(tài)矩陣正交，主要是在計算過程中利用正交矩陣的性質(zhì)，在求解中起到簡化求解過程的作用。最后，通過與傳統(tǒng)逆解算法比較，能將每萬個

3、點的耗時從0.309ms減少到0.069ms，效率大大提高，完全滿足拖曳過程中實時性高的要求。通過仿真驗證得出快速逆解方法的精確性相當(dāng)高，精度為:le-4 mm。
　　提出了6R機械臂末端拖曳過程剛度可視化技術(shù)。通過經(jīng)驗公式計算得到機械臂的關(guān)節(jié)剛度，建立機器人靜剛度模型。通過機器人剛度性能評價引入機械臂末端剛度橢球，建立機器人剛度橢球模型。在離線編程軟件中將機械臂末端剛度通過剛度橢球進行可視化處理，使操作人員有直觀感受。對機械臂拖

4、曳的原理進行介紹，并在離線編程軟件上開發(fā)并實現(xiàn)機械臂末端拖曳仿真實驗。最后將兩者結(jié)合，實現(xiàn)機械臂拖曳過程中實時的機械臂末端剛度可視化。
　　最后，進行了基于力傳感器的6R機械臂拖曳與剛度校核實驗?；诹鞲衅髟?R機械臂上進行力拖曳實驗，通過拖曳過程中力大小變化來驗證機械臂末端拖曳是否平緩。通過機械臂末端在不同位姿下受力變形量與在仿真中相應(yīng)位姿下受力變形量之間的關(guān)系，經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)比較得到實際剛度與理論剛度之間的關(guān)系，從而進行剛度校