五自由度切割機器人軌跡規(guī)劃與控制研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著我國制造業(yè)市場快速多變、產(chǎn)品升級需要,開發(fā)具有高生產(chǎn)適用性和能快速試制出樣品的自動化裝備成為自動化加工行業(yè)的焦點。作為自動化行業(yè)的典型產(chǎn)品,工業(yè)機器人以動作靈活、結構緊湊、通用性強等優(yōu)點被廣泛滲透到自動化生產(chǎn)中的每一個角落,如切割,焊接,裝配,噴涂,包裝等。本文以船舶制造、海洋工程的快速發(fā)展,鋼結構切割量急劇增加為背景,研制一臺五自由度切割機器人,包括機器人機械本體設計、控制系統(tǒng)搭建、運動學和軌跡規(guī)劃算法研究,以求機器人能根據(jù)工藝要

2、求實現(xiàn)各種板型材、管材、非圓曲面、帶坡口相貫曲面等工件的切割。
  首先介紹了五自由度切割機器人結構,運用修改的D-H方法建立機器人運動學模型,采用反變換法求解運動學逆解。針對逆解中的多解問題,采用柔性準則進行選解,舉例計算表明,通過柔順準則得到的優(yōu)化關節(jié)角曲線平緩,沒有角度突變且總的運動角度要小。為了觀察機器人的運動,建立了基于Matlab與RecurDyn的聯(lián)合仿真系統(tǒng);
  然后分析了參數(shù)曲線切割姿態(tài)和切割速度的工藝要

3、求,利用Frenet坐標系描述各種切割姿態(tài),F(xiàn)renet坐標系隨曲線位置點的變化而變化,是“活動”的坐標系,對于描述各點的局部曲線特性十分方便。對于恒速率與可變速率的切割要求,提出了基于泰勒展開的速度控制軌跡規(guī)劃與插補算法。最后通過跟蹤相貫曲線進行了仿真驗證,結果表明:機器人在跟蹤曲線時能準確保持預期的位姿,跟蹤精度與機器人末端速度都能滿足預期要求;
  最后搭建了基于PC與PMAC運動控制卡為核心的機器人硬件控制平臺,采用位置和

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