雙SCARA機(jī)器人無(wú)碰路徑規(guī)劃及應(yīng)用.pdf

1、作為柔性制造系統(tǒng)關(guān)鍵組成部分的機(jī)器人已廣泛應(yīng)用于電子制造行業(yè)。如何進(jìn)一步地提升產(chǎn)能是業(yè)界關(guān)注的重點(diǎn)，為彌補(bǔ)單機(jī)器人系統(tǒng)的不足，應(yīng)用多機(jī)器人系統(tǒng)成為一個(gè)常用的解決方案，而如何規(guī)劃多機(jī)器人在共享工作空間下的無(wú)碰運(yùn)動(dòng)則是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。本文以多機(jī)器人在電子制造行業(yè)中的應(yīng)用為背景，圍繞多機(jī)器人無(wú)碰路徑規(guī)劃和碰撞檢測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)及在異型插件作業(yè)中的應(yīng)用展開(kāi)研究，主要完成了如下工作：
　　1.多機(jī)器人系統(tǒng)無(wú)碰路徑規(guī)劃問(wèn)題的描述以及基本方法研

2、究。探討了多機(jī)器人系統(tǒng)在位形空間中的描述方式，將多機(jī)器人系統(tǒng)無(wú)碰路徑規(guī)劃問(wèn)題轉(zhuǎn)化為在位形空間中的路徑求解問(wèn)題；為解決位形空間下的路徑求解問(wèn)題，采用了單次查詢(xún)、雙向采樣與延遲碰撞檢測(cè)相結(jié)合的 SBL-PRM(Single-query, Bi-directional, Lazy collision checking, Probabilistic Roadmap Method)進(jìn)行路徑規(guī)劃；設(shè)計(jì)了多機(jī)器人無(wú)碰路徑規(guī)劃器的總體方案，為多機(jī)器人系

3、統(tǒng)的無(wú)碰路徑規(guī)劃問(wèn)題提供通用解決框架。
　　2.在多機(jī)器人無(wú)碰路徑規(guī)劃器的框架下設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了雙 SCARA機(jī)器人無(wú)碰路徑規(guī)劃器。為達(dá)到更好的路徑搜索效果，確定了SBL-PRM中的最大采樣次數(shù)、鄰域半徑、局部路徑檢測(cè)閾值；針對(duì)PRM產(chǎn)生路徑的次優(yōu)性，提出自適應(yīng)步長(zhǎng)路徑平滑算法，提高了無(wú)碰路徑的規(guī)劃質(zhì)量；采用五次多項(xiàng)式對(duì)無(wú)碰路徑點(diǎn)進(jìn)行規(guī)劃，提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。
　　3.雙SCARA機(jī)器人PCB異型插件工作站的開(kāi)發(fā)。討論了工

4、作站的系統(tǒng)組成，完成了工作站控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)，分析了控制系統(tǒng)的控制流程，并對(duì)雙SCARA無(wú)碰路徑生成器、邏輯控制器、仿真平臺(tái)、機(jī)器人通訊等關(guān)鍵子程序進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和分析。
　　4.實(shí)現(xiàn)了多種情景下的無(wú)碰路徑規(guī)劃及運(yùn)動(dòng)仿真，并將算法進(jìn)一步應(yīng)用于雙SCARA機(jī)器人 PCB異型插件工作站中進(jìn)行驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了所提出的無(wú)碰路徑規(guī)劃算法和相應(yīng)的規(guī)劃器具有較好的有效性和實(shí)用性。
　　本文提出的多機(jī)器人無(wú)碰路徑規(guī)劃方法可推廣到