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气门电镦成型工序机器人运动轨迹规划及控制

作　者: 朱火美
导　师: 李伟光
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 工业机器人电镦机器人轨迹规划运动仿真轨迹控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 69次
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内容摘要

气门电镦成型工序机器人(以下简称电镦机器人)是应用于气门生产过程中的一类工业机器人,用来实现气门生产线上气门电镦冲压成型过程的自动化,提高产品质量及生产效率,减轻工人劳动强度。对于工业机器人来说,最重要的是完成执行机构的实时控制、运动轨迹控制、状态反馈等工作。本文以电镦机器人为研究对象,在深入了解其基本结构的基础上,综合应用机构的坐标变换、运动学、轨迹规划等方面的知识,对机器人末端执行器的运动轨迹进行规划并仿真。同时在电镦机器人运动控制系统上实现对运动轨迹的控制。本文首先建立机器人的各连杆坐标系,在此基础上建立各连杆之间的变换矩阵以及运动学方程,并进行机器人运动学正逆问题求解。利用MATLAB软件计算出电镦机器人的工作空间,分别在关节空间和在笛卡尔空间规划了电镦机器人末端执行器的运动轨迹。之后将在三维设计软件Solidworks中建立的电镦机器人模型导入ADAMS软件中进行运动学仿真及分析。本文采用PC+运动控制器+ PLC的架构,结合VC++软件搭建运动控制平台,实现对电镦机器人运动轨迹的控制。本文采用PC作为运动控制器的上位机,将运动控制器的运动轨迹控制能力和PC机的信息处理能力有机地结合在一起,实现电镦机器人末端执行器的轨迹规划及控制。具有信息处理能力强、运动轨迹控制准确、通用性好等优点。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章绪论  11-19
  1.1 课题来源  11-12
  1.2 课题研究的背景  12-15
    1.2.1 工业机器人的研究与应用现状  12-13
    1.2.2 工业机器人轨迹规划研究现状及趋势  13-14
    1.2.3 气门电镦成型工序机器人的研究基础  14-15
  1.3 问题的提出及研究意义  15-16
    1.3.1 问题的提出  15
    1.3.2 研究意义  15-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-19
第二章气门电镦成型工序机器人运动轨迹规划  19-50
  2.1 气门电镦成型工序机器人轨迹规划概述  19-20
  2.2 气门电镦成型工序机器人坐标系建立与转换  20-27
    2.2.1 位置的描述  20
    2.2.2 坐标系在固定参考坐标系中的表示  20-21
    2.2.3 齐次坐标变换  21-24
    2.2.4 电镦机器人连杆坐标系的建立  24-27
  2.3 机器人运动学正逆问题求解  27-33
    2.3.1 建立运动学方程  27-28
    2.3.2 机器人运动学正解  28-30
    2.3.3 机器人运动学逆解  30-33
  2.4 气门电镦成型工序机器人工作空间求解  33-36
    2.4.1 工作空间相关概念  33-34
    2.4.2 工作空间的计算  34-36
  2.5 气门电镦成型工序机器人运动轨迹规划  36-49
    2.5.1 电镦机器人作业描述  36-38
    2.5.2 机器人轨迹插值概念及常用方法  38-40
    2.5.3 关节空间B 样条曲线轨迹规划  40-44
    2.5.4 笛卡尔空间直线+圆弧连续轨迹规划  44-49
  2.6 本章小结  49-50
第三章气门电镦成型工序机器人运动学仿真  50-63
  3.1 概述  50-51
    3.1.1 机器人仿真技术  50-51
    3.1.2 ADAMS 软件简介  51
  3.2 实体模型的建立与导入  51-53
  3.3 添加关节转角范围传感器及驱动函数  53-55
    3.3.1 添加关节转角传感器  53-54
    3.3.2 添加关节驱动函数  54-55
  3.4 模型调试和仿真分析控制参数的设置  55-56
  3.5 气门电镦成型工序机器人工具末端点的运动轨迹  56-57
  3.6 气门电镦成型工序机器人仿真过程中运动参数的测量  57-62
    3.6.1 各个关节角位移的测量  57-58
    3.6.2 各个关节角速度的测量  58-60
    3.6.3 各个关节角加速度的测量  60-62
  3.7 气门电镦成型工序机器人仿真动画  62
  3.8 本章小结  62-63
第四章气门电镦成型工序机器人运动控制平台  63-79
  4.1 工业机器人控制简介  63-67
    4.1.1 工业机器人运动控制原理  63-64
    4.1.2 工业机器人运动控制方式  64-65
    4.1.3 机器人多电机联动机制  65-67
  4.2 气门电镦成型工序机器人运动控制平台  67-78
    4.2.1 电镦机器人系统任务描述  67-68
    4.2.2 电镦机器人运动控制平台的组成  68-71
    4.2.3 电镦机器人运动控制平台的功能及实现  71-78
  4.3 本章小结  78-79
第五章气门电镦成型工序机器人运动轨迹控制实验  79-86
  5.1 气门电镦成型工序机器人示教功能实验  79-82
  5.2 气门电镦成型工序机器人运动轨迹控制实验  82-85
  5.3 本章小结  85-86
总结与展望  86-88
  一、结论  86
  二、本文研究创新点及应用前景  86-87
  三、展望  87-88
参考文献  88-92
攻读硕士学位期间取得的研究成果  92-93
致谢  93

气门电镦成型工序机器人运动轨迹规划及控制

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