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HP-6机器人离线编程技术研究

作　者: 冷淑妍
导　师: 殷际英
学　校: 北方工业大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 仿真动力学分析离线编程
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 158次
引　用: 3次
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内容摘要

HP6机器人由日本Motoman公司研发,可通过NX100控制柜和NX100-PP示教编程器进行在线示教编程,实现搬运和焊接等功能,在汽车制造业得到广泛应用。但离线编程功能方面,其专用MotoSim EG系统只提供单用户使用权限,无法满足本科学生开展教学实验的需求。EG系统的另一缺点是,仅具有在运动学层面进行离线编程轨迹规划的能力,不能结合各关节载荷工况规划运动轨迹,因而存在着使机器人过载荷损坏的潜在风险。基于解决上述问题的目的,本课题的主要任务是研究开发一种独立于EG系统运行的、面向本科生教学实验的公共离线编程系统,其创新之处是,在Adams平台的虚拟环境下生成各种类型路径曲线,以HP6机器人的动力学模型进行沿此规划轨迹的运动仿真,借助Adams的分析力学算法对机器人动力学模型轨迹仿真进行沿线动力学分析,找出各关节力矩(尤其是大臂摆动关节,即L关节)出现峰值的轨迹点或区段,运用适当的人工手段对峰值做平复处理,相应修改Adams原运动仿真数据,最终,以本论文设计的Delphi程序生成HP6机器人语言代码,输入机器人控制器实现机器人按离线编程轨迹的运动。本论文完成的主要工作如下:1)在Adams平台上建立HP6机器人的三维动力学仿真模型和路径曲线进行运动规划,结合动力学分析,修改相应数据平复各关节力矩峰值点或峰值区段,改善机器人按规划轨迹运动的载荷环境,以利于改善机器人运动精度,提高安全性。2)通过实验测得机器人关节的绝对角度值和相对应的电机脉冲值,并以Matlab对数据作曲线拟合,取得各关节角度值与脉冲值的函数关系式。3)编写了Delphi程序,包含读取各关节的Adams仿真数据,转换脉冲信号和生成InformⅡ机器人语言程序三个模块,实现了离线编程功能。4)通过运行离线编程实例检验了本论文设计的离线编程方法,并进行了运动精度校核,在六个关节分别运动的情况下,得到的仿真结果与实际结果误差均控制在0.002度内。综上所述,本文为开发一种可独立运行的、结合了动力分析处理功能的和面向本科生教学实验的HP6机器人公共离线编程系统进行基础性的探索,也取得了一定研究结果。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 引言  8-16
  1.1 机器人离线编程概述  8-9
    1.1.1 离线编程研究的意义  8
    1.1.2 机器人离线编程技术  8-9
  1.2 机器人离线编程发展现状  9-12
    1.2.1 国外状况  9-11
    1.2.2 国内状况  11-12
  1.3 本课题研究所涉及的HP6机器人离线编程问题  12-16
    1.3.1 HP6机器人基本状况  12-14
    1.3.2 本课题提出的意义  14-15
    1.3.3 本课题主要内容  15-16
2 ADAMS虚拟环境下的HP6机器人轨迹规划  16-26
  2.1 ADAMS虚拟环境下的HP6机器人动力学模型  16-17
  2.2 HP6机器人动力学模型的轨迹运动仿真及分析  17-26
3 HP6机器人模型ADAMS仿真数据的转换  26-37
  3.1 获取实验数据  26-28
    3.1.1 机器人初始数据  26
    3.1.2 机器人作业标定  26-27
    3.1.3 采集实验数据  27-28
  3.2 曲线拟合  28-35
  3.3 确定函数关系式  35-37
4 离线编程功能的分析与实现  37-45
  4.1 简述设计目的  37
  4.2 离线编程数据转换的设计  37-40
    4.2.1 总体设计  37-38
    4.2.2 子模块流程  38-40
  4.3 界面与使用方法  40-45
5 离线编程方法的应用  45-55
  5.1 离线编程方法的验证  45-51
  5.2 HP6机器人离现编程应用实例  51-55
    5.2.1 HP6机器人模型沿任一竖直直线仿真  51-52
    5.2.2 HP6机器人真实结果与仿真结果对照  52-55
结论  55-56
参考文献  56-58
附录1 离线编程功能实现程序  58-63
附录2 机器人程序  63-67
在学研究成果  67-68
致谢  68

HP-6机器人离线编程技术研究

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