平面冗余度機器人系統(tǒng)軌跡規(guī)劃及運動控制方法研究.pdf

1、近年來，3C產(chǎn)品的發(fā)展更加趨向于小型化，這使得其裝配作業(yè)愈加復(fù)雜化，傳統(tǒng)的人工流水線裝配形式完成此類作業(yè)將會極大的提高人工作業(yè)的工作強度。為了提升裝配效率，降低工作強度，提高產(chǎn)品裝配質(zhì)量，許多代工廠商引入了SCARA和Delta等工業(yè)機器人，作為人工流水線裝配作業(yè)的輔助性裝備，但對于此類輔助人工作業(yè)的機器人系統(tǒng)，安全性是一個非常重要的問題。結(jié)合國家科技支撐計劃課題“面向3C產(chǎn)品裝配與包裝的智能工業(yè)機器人和自動化生產(chǎn)線研發(fā)”項目課題，研制

2、了一種平面3R冗余度機器人系統(tǒng)，可以針對作業(yè)區(qū)域內(nèi)的障礙物進行回避，并且可以對其進行力控制，進一步保障協(xié)作者的安全。
　　首先，針對3C裝配領(lǐng)域，擬定了機器人設(shè)計指標和要求，并研制了一種高速平面3R冗余度機器人，提出了一種通過將驅(qū)動單元集中布置，從而減小高速運動時機器人旋轉(zhuǎn)慣量的傳動方案。根據(jù)機器人作業(yè)需求，通過計算完成了伺服電機、減速機的選型工作，并基于Solidworks完成了機器人的三維建模，針對機器人連桿部分進行了有限元分

3、析。
　　然后，針對裝配作業(yè)空間狹小的特點，提出避障避奇異路徑規(guī)劃方法用于提升機器人在狹小空間內(nèi)的靈活性。首先對上述設(shè)計的平面3R冗余度機器人進行運動學(xué)分析，并對機器人正運動學(xué)進行了仿真，在MATLAB環(huán)境下對機器人工作空間進行分析。從實時性出發(fā)，提出一種改進的最小距離計算方法，利用冗余度機器人零空間自運動特性實現(xiàn)對障礙物的回避，并采用DLS法對算法進行改進，實現(xiàn)了避障避奇異協(xié)同優(yōu)化。
　　隨后，為保證人機協(xié)作完成裝配的安全

4、性以及提升裝配質(zhì)量，對機器人力控制策略進行研究。首先，采用最基本的阻抗控制策略，通過調(diào)整阻抗參數(shù)進行了仿真實驗。為改進上述算法對于不確定環(huán)境的穩(wěn)定性，基于上述控制方法，引入在線環(huán)境參數(shù)辨識算法，通過實時辨識外部環(huán)境剛度對其進行修正。為進一步提升人機協(xié)作的安全性，基于上述算法加入自適應(yīng)控制策略，提升了機器人在復(fù)雜環(huán)境下的適應(yīng)性，并對算法進行了仿真分析。
　　最后，建立平面3R冗余度機器人控制系統(tǒng)。采用上位機、多軸運動控制器控制器兩級