基于行為動力學(xué)的自主軸孔裝配機(jī)器人路徑規(guī)劃研究.pdf

1、自主裝配系統(tǒng)是未來智能制造的關(guān)鍵組成部分，它不僅能從根本上緩解人口老齡化帶來的用工荒問題，而且能解決裝配過程中人力參與導(dǎo)致的－－致性不好問題。本文針對自主裝自己系統(tǒng)中宏機(jī)器人和微乎臺的路徑規(guī)劃任務(wù)，采用行為動力學(xué)方法對宏機(jī)器人末端執(zhí)行器在工作空間的路徑進(jìn)行規(guī)劃仿真，采用膠囊包圍體對其關(guān)節(jié)連桿進(jìn)行碰撞檢測，并利用極限環(huán)對微平臺自主裝配過程序列進(jìn)行規(guī)劃建模和仿真。
　　1.自主裝配系統(tǒng)宏機(jī)器人工作空間路徑規(guī)劃建模與仿真。參考移動機(jī)器人

2、行為-i)J力學(xué)模型，根據(jù)宏機(jī)器人的構(gòu)型特點(diǎn)，分別提出并建立了宏機(jī)器人末端執(zhí)行器位置運(yùn)動和姿態(tài)運(yùn)動的行為動力學(xué)路徑規(guī)劃模型，并結(jié)合競爭動力學(xué)模型對位置運(yùn)動的趨向目標(biāo)和躲避障礙行為進(jìn)行協(xié)調(diào)：在此基礎(chǔ)上，分別對靜態(tài)和動態(tài)工作場景下的行為動力學(xué)路徑規(guī)劃模型進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。結(jié)果表明，在不考慮關(guān)節(jié)約束的情況下，行為動力學(xué)方法能夠適應(yīng)宏機(jī)器人的路徑規(guī)劃任務(wù)。
　　2.自主裝配系統(tǒng)宏機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的碰撞檢測建模與仿真。宏機(jī)器人的末端執(zhí)行器位姿是

3、由一系列關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動連桿實(shí)現(xiàn)的，在工作場景中的避障不僅僅是末端執(zhí)行器的避障，還需要考慮關(guān)節(jié)連桿的避障。首先，建立宏機(jī)器人的關(guān)節(jié)連桿坐標(biāo)系，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行正逆運(yùn)動學(xué)分析：其次，基于ODE開源物理引擎函數(shù)庫建立工作場景：最后，運(yùn)用ODE平臺膠囊體對宏機(jī)器人關(guān)節(jié)連桿和工作場景中障礙物進(jìn)行包絡(luò)，進(jìn)行了碰撞仿真分析。結(jié)果表明，基于ODE平臺的宏機(jī)器人關(guān)節(jié)連桿膠囊包絡(luò)體能夠有效地檢測到可能發(fā)生的碰撞。
　　3.微乎臺自主裝配過程序列建模與分析

4、。自主裝配過程是指軸孔能夠依據(jù)其系統(tǒng)感知到的信息，自主進(jìn)行調(diào)整完成任務(wù)。對傳統(tǒng)軸孔自動裝配過程中存在的缺陷進(jìn)行了分析，并針對軸孔的實(shí)際中心線不存在的情況，受動力系統(tǒng)中在演化過程中出現(xiàn)的周期軌現(xiàn)象的啟發(fā)，提出基于極限環(huán)動力系統(tǒng)的微平臺自主裝配過程序列模型，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真分析。結(jié)果表明，基于極限環(huán)的微平臺軸孔自主裝配過程序列模型理論上可行。
　　4.進(jìn)行了宏機(jī)器人行為動力學(xué)路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)。根據(jù)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)了平面二維行為動