基于MATLAB的焊接机器人工作空间及轨迹规划仿真

以六自由度关节式机器人为研究对象,基于D—H坐标系理论讨论机器人的运动学问题,提出采用随机抽样生成机器人关节变量的蒙特卡洛法对机器人的工作空间进行仿真计算,利用MATLAB机器人工具箱Robotics Toolbox对机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划进行仿真分析。仿真结果表明,机器人工作空间求解正确,机器人轨迹规划可靠,能够高效地到达预定位姿,仿真生成的数据文件为机器人的离线编程和复杂空间轨迹规划的研究提供了重要的数据支持。     

铝合金轮毂机器人光整加工控制技术研究

基于对铝合金轮毂结构及光整加工要求的分析,通过比较机器人示教和离线编程的优缺点,提出示教编程和离线编程集成使用的机器人控制技术,来完成轮毂光整加工。机器人离线编程控制是根据轮辐表面刀具轨迹的点位信息和机器人运动学方程,运用Pieper法进行机器人运动学方程逆解来实现的。研究表明,采用示教编程和离线编程集成的机器人控制技术能在满足光整加工要求的前提下大大提高轮毂加工效率。     

机器人钣金折弯系统仿真平台设计

现有钣金折弯加工机器人采用示教编程,针对其效率低、占用设备时间长的问题,对机器人钣金折弯系统仿真平台进行了设计与构建。基于对系统各组成单元的参数配置和局部坐标系定义,完成了参数化导入和定位,实现了系统仿真平台的环境构建;通过对钣金折弯任务状态下机器人操作末端位姿和任务目标位姿的数学模型分析,建立了机器人末端位姿和任务目标位姿的关系,生成了折弯操作时机器人末端的任务目标位姿;通过机器人运动仿真模块生成关节角度,选取试验钣金件对该平台进行了仿真试验。研究结果表明:该仿真平台能正确生成机器人执行不同钣金加工操作任务的目标位姿,并实现加工仿真,可为面向钣金折弯工艺的机器人离线编程系统研究提供借鉴。     

基于ABB机器人Rapid编程语言的机器人轨迹规划研究

针对机器人运动学分析,基于ABB机器人的RAPID编程语言,以编程实例分析了机器人在固定坐标系位姿与姿态的表示方法,分析了机器人的正解和逆解方法,进而对机器人轨迹规划进行了研究和计算.     

六自由度曲面加工的并联机器人轨迹规划

在对六自由度并联机器人运动学分析的基础上,对其进行了腔型圆弧面的轨迹规划.通过位置反解函数得到了平台在按给定圆弧面轨迹运动时六连杆的运动情况.对Microsoft Visual C++6.0工具开发的数控加工软件及机构系统配置的运动控制卡PMAC的运用,完成所要求的圆弧曲面的轨迹点的编程,生成相应的圆弧曲面,这正顺应了现在开放式数控系统的发展趋势.     

机器人加工几何误差建模研究:Ⅱ参数辨识与位姿优化

根据所构建的空间运动链,机器人加工几何误差一方面与手眼/工件/工具位姿参数辨识误差有关,另一方面与机器人关节运动学误差与弱刚度变形有关.针对这一问题,研究基于运动学误差补偿的手眼位姿参数辨识、考虑测量缺陷影响的工件位姿参数辨识、基于实际加工曲面误差估计的工具位姿参数辨识等新方法,解决位姿参数辨识精度受限于机器人运动精度、现场测点不封闭/密度不均/高斯噪音、加工抖动/受力变形/回转轴误差等多种因素影响的问题;综合考虑关节运动学误差、弱刚度变形、误差补偿,以整体误差控制为目标,建立加工误差补偿与机器人位姿优化通用模型,可推广应用于法向深度(磨削/铣削)、切向滑移(制孔)、角度倾斜(切边)等多种机器人加工误差控制;完成手眼/工件/工具位姿参数辨识试验、整体误差补偿与机器人加工试验,验证所提方法的有效性.     

机器人的运动轨迹研究与仿真

为研究六自由度机器人的运动学问题,以MZ07六自由度机器人为研究对象,应用D-H法对机器人建立关节坐标系并确定杆件参数,从而建立机器人的运动学模型。在MATLAB环境中,对机器人进行正、逆运动求解,在关节空间里,通过多项式插值对各个关节进行轨迹规划,并完成各关节的角度位置、角速度和角加速度的变化轨迹图像。通过仿真结果,可以得到多项式插值可以使机器人各个关节运动时位置、速度以及加速度的变化情况,且变化曲线光滑、连续,并在MATLAB三维图中直观看到机器人手臂的位姿状态,从而验证了机器人结构参数的正确性,以及多项式插值能够保证达到期望轨迹。同时MATLAB仿真为机器人的运动学问题、结构设计等方面提供了研究平台。     

双工业机器人协调作业的研究

提出了根据约束进行协调作业的位姿、速度的对应与分解的关系从而实现双工业机器人协调作业的方法.通过对机器人运动学的分析、双工业机器人安装位姿以及协调作业的运动约束的分析与描述,确定双工业机器人运动学关系.通过对机器人关节角的改变控制双工业机器人工具坐标系原点.以螺旋副的拆装为例从运动学的角度实现了双工业机器人的协调作业.研究证明,利用该方法能够实现双工业机器人的协调作业.     

基于遗传算法的机器人加工位姿优化研究

针对工业机器人的加工效果具有位姿依赖性这一特点,基于机器人性能评价指标和遗传算法提出一种优化机器人加工位姿的方法.建立机器人正运动学模型和静刚度模型并选取机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标;通过蒙特卡罗法得到机器人运动性能、刚度性能在关节空间和笛卡儿空间的分布图,通过分布图研究机器人各关节对机器人运动性能、刚度性能的影响;基于机器人运动性能评价指标和刚度性能评价指标设计适应度函数,使用遗传算法对机器人加工位姿进行优化,优化后机器人性能得到了提升.     

6R机器人正运动学分析方法研究

6R机器人正运动学分析是指给定各关节的关节空间变量值,求解末端执行器在工作空间的位置和姿态。利用6R弧焊专用机器人的机械本体结构,在D-H坐标系和旋量理论坐标系下建立了末端执行器的运动学方程,利用MATLAB软件求解位姿矩阵;在虚拟样机软件中建立了机器人运动学模型,进行运动学仿真得到末端执行器不同状态下的位移曲线。并将三种方法所得末端执行器的位姿进行了比较,验证了这三种方法的正确性。研究结果为后续的动力学分析、轨迹规划奠定了基础。     

B轴动力刀架的轨迹规划与仿真研究

通过建立插补方程组,研究不同刀位点的位姿状态与坐标变换,得出坐标系之间的数学模型,根据仿真结果验证其有效性。依托五轴数控机床建立插补方程组,分析不同加工方向的插补模型;运用齐次矩阵变换法和数值赋值反算法,并结合机器人学中经典的D-H法建立其坐标系之间的数学模型,得出机床刀架实现转动时的位姿状态,各轴运动的坐标值及运动学方程;使用Matalb和Adams进行空间轨迹规划与运动学仿真。通过仿真分析,结果表明动力刀架在加工过程中的位姿姿态与平稳性符合前期设计要求,机床的整体运动性能良好。结论:刀具完全按照设计要求的轨迹规律在运动,验证了方法的有效性及合理性。     

浅谈工业机器人零点标定

随着我国经济科技的迅速发展,工业机器人在各产业得到了广泛应用。机器人工具坐标系影响运动准确性,随着机器人在工业生产中完成任务的繁杂化,人们对工业机器人位姿精度的要求不断提高。机器人标定是离线编程技术实用化的关键技术,文章基于模型参数识别法辨识机器人模型参数,从而提高绝对精度。工业机器人重复精度较高,需要进行运动学标定来提高绝对精度。基于此,阐述工业机器人运动学标定理论,介绍零点标定方法,开展零点标定计算机仿真实验,通过激光追踪仪验证零点标定实验效果。     

激光焊接机器人离线编程分析与实现

在分析激光焊接工艺要求之后得出激光焊接机器人的位姿要求.重点阐述了激光焊接机器人离线编程过程中位姿的求解原理以及求解过程,利用UG软件二次开发工具UG Open Grip实现了机器人位姿的求解,结合KUKASim软件实现了激光焊接机器人的离线编程和仿真.     

类CNC特性的机器人加工装备研究与应用

依次旋转机器人的每个轴获得其轴线方程,利用代数法求取机器人的D-H参数以及零位误差,实现机器人几何参数的标定。将标定后的机器人作为测量工具,测量装备中各单元相对机器人的转换矩阵,并用测量的矩阵调整CAM软件中对应单元模型的位姿,实现加工空间与CAM空间的配准。借助CAM软件产生刀轨迹,利用配准的参数、实际机器人逆运动学方程以及零位误差,对刀轨迹进行后处理,产生机器人加工轨迹。实现了几何参数标定、加工装备标定以及软件自动编程的机器人加工装备具有类似CNC加工装备的特性,不仅具有高的加工精度而且易于操控,其实验加工的平均误差不超过0.7 mm。     

机器人加工几何误差建模研究:Ⅰ空间运动链与误差传递

以机器人作为制造装备执行体,集成视觉等智能传感器,实现大型复杂零件小余量磨削/铣削/切边/制孔是智能制造的前沿研究方向之一,目前加工误差难以降低是制约其应用的主要难题.以加工误差降低为主要目标,以机器人、视觉传感器、工件、工具为主要对象,研究视觉引导的机器人加工几何误差建模与精度控制,具体包括:在第Ⅰ部分介绍几何误差建模与参数辨识国内外研究现状,研究机器人加工空间运动链与加工误差度量指标定义,推导静态误差(源于工件/工具位姿误差)定量传递模型与动态误差(源于关节运动学误差/关节弱刚度)定量传递模型;在第Ⅱ部分建立手眼位姿参数、工件位姿参数、工具位姿参数等精确辨识的目标函数与计算方法,在考虑关节运动学误差和弱刚度变形的情况下,提出面向整体误差控制的机器人加工(磨削/铣削/切边/制孔等)位姿优化通用模型.     

面向抓取任务的机器人离线编程优化

为提高工业机器人的运行效率，降低生产成本，对工业机器人抓取过程进行离线编程优化。以IRB1200型机器人为例，首先，根据机器人正、逆运动学搭建运动学模型；其次，分析加工工艺和机器人运行轨迹；再次，在Tecnomatix环境中搭建仿真平台，分析不同运动情况下TCP速度；最后，对比机器人离线编优化前后的速度，加工时间缩短约10%。经实验验证，该优化方式可提高工业机器人运动效率，降低工作能耗。     

基于旋量的模块化机器人运动学分析及仿真

主要研究了不依赖于构型的旋量运动学自动建模方法。基于模块库搭建出不同自由度的模块化机器人,通过此旋量运动方法可对每种构型使用公式进行正运动学分析,使用迭代算法进行逆运动学分析。在进行用户界面编程、轨迹规划和仿真后,以其中一种构型进行验证,得到了运动位姿、末端轨迹和各关节参数与时间的关系曲线,证明了这种方法的通用性和准确性。     

一种差速驱动机器人路径控制方法

文章介绍了目前移动机器人中广泛采用的差速驱动方式的结构和原理,并对其运动学进行了分析,设计了基于8051F的差速驱动机器人控制系统,使其具有位姿检测、直线运动、圆弧运动、障碍物检测等功能。系统通过控制机器人的线速度和姿态角的变化率,实现机器人以直线和圆弧的方式从任意位姿到达另一位姿。     

DELTA机器人逆运动学的分析与控制

为实现DELTA机器人高效离线编程,根据机械结构,对传动杆件简化并分析运动学逆解,建立了运动学逆解方程和伺服电机与移动平台之间运动关系;根据机器人D-H坐标系参数,采用MATLAB建立三维模型;通过界面控制移动平台末端运动,求解出各运动杆件的运动参数。仿真分析表明:所述方法能够正确建立DELTA机器人模型,并可实现逆运动学求解。     

一种用于机器人离线编程的标定方法

介绍了一种基于离线编程、用于汽车零部件点焊工艺的机器人点焊系统。基于工件、工装夹具和焊点位置的三维CAD模型在ROBCAD中离线生成了机器人点焊程序,通过三坐标测量机结合ROBCAD软件的方式实现了系统中工装夹具相对机器人位置(工件坐标系)的快速精确标定,采用机器人自身XYZ-4点法实现了系统中焊钳作用中心点(工具坐标系)的标定。经过系统标定,使离线编制的程序有效应用到了实际的机器人点焊系统中;采用离线编程的方式生成机器人焊接汽车零部件的轨迹程序,大大提高了编程效率。