基于PMAC的SCARA机器人及其控制系统

文章介绍了一种基于PMAC运动控制器的机器人及其关节控制系统,并对SCARA机器人进行逆运动学的分析,最后介绍了该机器人控制平台软件的结构和开发过程.     

SCARA型装配机器人中基于DSP的伺服系统

介绍了SCARA型环保压缩机装配的装配机器人中基于DSP的伺服控制系统,阐述了基于工业PC和运动控制器的分布式控制结构体系实现系统的控制和作业管理及采用PID算法实现各关节的伺服控制,完成各关节的运动规划.     

本期导读

<正>关键词一SCARA机器人P01随着劳动力成本的上升及工业机器人技术的发展,工业机器人被越来越多的应用于制造业。SCARA机器人因其具有动作快、精度高、部件少、可靠性高等特点,被广泛应用于高效率的装备、焊接、密封和搬运等领域。《基于数值模拟技术的SCARA机器人本体设计与优化》一文利用数值模拟技术对SCARA机器人进行结构和电机参数优化设计,能为其设计和优化提供重要依据。     

基于数值模拟技术的SCARA机器人本体设计与优化

SCARA机器人被广泛应用于制造业,要求其重量轻、精度高、刚度大、动作迅速。利用数值模拟技术对SCARA机器人进行结构和电机参数优化设计。首先利用仿真分析软件Radioss分析SCARA机器人极限载荷下的静刚度;然后利用Optistruct软件对SCARA机器人进行结构轻量化设计,根据优化结果调整SCARA机器人第一臂结构;最后利用Adams软件对优化后的SCARA机器人进行虚拟样机仿真,获得其最优的电机和减速机参数,为SCARA机器人电机选型提供依据。     

基于DH算法的平面关节机器人的运动学建模与仿真

MATLAB Robotics toolbox是用于工业机器人仿真的工具包,能够模拟机器人运行时的位姿,有助于工业机器人的研究开发。首先分析了平面关节机器人的机械结构与特点,其次基于D-H坐标表格和机器人坐标转换公式,建立了机器人正向运动学方程和逆向运动学方程,最后利用Robotics toolbox,对机器人的运动进行了仿真,直观地反映出机器人各个关节的运动状态。仿真结果表明,所建模型是合理有效的。     

基于遗传算法的直驱SCARA机器人臂长优化设计

由于选择顺应性装配机器手臂（selective compliance assembly robot arm,简称SCARA）机器人关节驱动链过长,无法满足电子芯片等制造行业高速、高精度的要求,因此提出了一种直驱SCARA机器人,其特点是结构简单、消除了中间传动环节,代替了传统的伺服电机加减速器驱动的方式。同时,针对直驱关节转矩脉动较大、影响机器人端部稳定性的问题,提出了一种优化和设计思路,对于机器人的整体结构和参数进行了优化。在确定了SCARA机器人最大运动范围之后,分别建立了速度评价函数和刚度评价函数,以速度、刚度性能函数为适应性函数,采用多目标遗传算法对臂长进行优化。臂长优化前后的实验对比显示,优化前关节联合速度最大为3.9 m/s,优化后关节联合速度最大为4.6 m/s,有较大的提升。通过仿真发现：在末端载荷相同的情况下,优化后的形变量更小;优化前重复定位精度为±0.010 5 mm,较之传统SCARA机器人的重复定位精度已有一定提升,优化后重复定位精度进一步提高为±0.009 mm。仿真与实验结果证明,遗传算法优化有效解决了SCARA机器人端部稳定性问题,能明显提升机器人关节运...     

一种新型球面运动副的设计与可行性分析

随着工业机器人在生产实践中广泛应用,对机器人运动结构的研究是机器人技术中一项重要内容。文中设计了一种新型球面运动副并对其可行性进行了分析,为工业机器人运动关节结构改进起到十分积极的作用。     

SCARA机器人的传动优化和静态精度分析

设计了一种新型SCARA机器人传动结构,实现了运动的优化,优点是传动结构简单,重复定位精度高。首先对机器人的传动结构进行优化,然后在确定D-H连杆模型参数的基础上,通过MATLAB机器人工具箱建立机器人的运动模型,计算末端执行器的实际位置。     

SCARA机器人结构改进与仿真分析

设计一种新型SCARA机器人腕部结构,实现了运动的解耦,降低了硬件开发成本且利于运动控制。基于机器人工具箱及运动分析软件,进行仿真分析与验证。首先推导出运动学逆解,在D-H参数的基础上,通过MATLAB Robotics Toolbox工具建立机器人运动学模型,并验证逆解的正确性。进而在SolidWorks Motion环境下,对点到点运动(PTP)及连续运动(CP)路径进行轨迹规划并仿真。仿真结果较好地实现了预定的关节轨迹和路径跟踪,为实际运动控制系统软件开发提供了重要参考。     

SCARA机器人的自适应迭代学习轨迹跟踪控制

为了减小执行重复运动任务机器人的末端位置误差,提出了自适应迭代学习轨迹跟踪控制算法。根据拉格朗日方程得到SCARA机器人的动力学模型,设计了控制力矩的迭代算法,利用Lyapunov函数对该算法的稳定性进行了理论证明,搭建了具有典型机械结构的SCARA机器人实验平台。通过实验验证了自适应迭代学习控制算法能有效减小SCARA机器人的末端位置误差,具有较强的可执行性。     

工业机械手的时间最优轨迹研究

本文以六轴工业机械手为研究对象,深入研究了三次样条函数用于关节空间下点位运动的计算方法,考虑速度约束、加速度约束、冲击约束条件下,应用遗传算法,对已规划轨迹寻求时间最优解,后续在MATLAB Robotics Toolbox中仿真运行,结果表明机器人各关节运动平稳,优化后能使机器人运行效率大大提高从而延长机器人使用寿命。     

基于SCARA型机器人的坐标变换研究

随着工业化的不断发展,SCARA机械手在工业相机的视觉引导下和运动控制器的控制下可完成工件的高精度定位及装配。但是SCARA机器人在吸取器件工作过程中,存在器件吸取点与器件自身中心不重合的问题。对SCARA机器人转动运动学和坐标变换就行研究,通过理论算法解决此问题。     

基于MATLAB Robotics的SCARA机器人运动学分析及轨迹规划

机器人的运动学分析和轨迹规划是机器人学的一个重要组成部分。以SCARA四自由度关节式机器人为研究对象,利用D-H参数法建立该机器人的关节坐标系,确定了关节和连杆参数,推导出正逆运动学方程。提出了运用Robotics Toolbox工具箱建立机器人运动学方程和仿真曲线。验证了正、逆解求解过程的正确性和机器人结构参数设计的合理性。表明机器人轨迹规划可靠,能够高效地到达预定位姿。     

一种改进的SCARA机器人动力学参数辨识方法

针对SCARA机器人动力学参数辨识问题,提出了一种基于优化改进傅里叶级数的辨识方法。根据SCARA机器人完整动力学方程,推导得到动力学模型的线性形式。采用改进傅里叶级数作为机器人关节的激励轨迹,使得关节角度满足连续周期性,并且关节角速度和角加速度在轨迹起始和停止时刻为零。为进一步提高辨识精度,以SCARA机器人观测矩阵的条件数为目标函数,采用基于排挤机制的小生境遗传算法对激励轨迹的系数进行优化。考虑到测量噪声的影响,采用加权最小二乘法（WLS）作为参数估计方法。实验结果表明,采用所提方法能准确辨识出SCARA机器人的动力学参数,两关节力矩测量值和预测值的残差均方根分别减小了11.50%和26.35%。     

Renishaw测头在SCARA工业机器人上的应用

论述加装Renishaw OMP40测头在SCARA型工业机器人的应用原理及可行性,提出了将Renishaw测头在SCARA型工业机器人上用于测量的新方法.开发了SCARA机器人的测量功能,实现了测量自动化.     

三步法工业机器人矢量坐标变换

矢量坐标变换是工业机器人运动学分析基础,D-H方法是主要方法之一。D-H方法对坐标系设置和关节参数有严格定义,因而使得使用困难。根据工业机器人串联拓扑结构和单自由度关节特点,提出工业机器人矢量变换三步法,使用描述机器人结构参数的移动矩阵与方向余弦矩阵和描述运动的典型的转动矩阵或移动矩阵组合来确定相邻连杆间齐次变换矩阵。矢量变换三步法步骤简单,可明确区分结构参数和关节变量,易于确定关节变量运动范围,适于单自由度关节的工业机器人运动学建模与分析。     

6650型工业机器人运动学分析

以6650型六轴工业机器人作为研究目标,利用D-H表示法建立该机器人的连杆模型与连杆坐标系。得到机器人杆件几何参数和关节变量,进而推导出该机器人的运动学方程,并由此计算出机器人的工作空间,为机器人的轨迹规划及运动提供一定的数学基础。     

6R工业机器人运动学算法的改进

针对工业机器人实时控制中存在的运动学模块计算量大的问题,以垂直六关节工业机器人为研究对象,在建立其逆运动学逆解求解模型的基础上,根据机器人几何结构及解的特点,提出了一种逆解优化搜索算法.提出了在笛卡尔坐标空间对位置和姿态进行综合插补的算法;为了方便客户使用,给出了用户任意坐标系的建立方法及姿态的旋转的表示方法;最后,在实验室6R机械手实验平台上验证了该算法的有效性.实验结果表明,该算法可以使机器人在运动过程中,特别是在曲线插补过程中,使机器人各关节平稳变化,避免关节突变,有更高的精度和运行平缓性.     

动力学参数辨识的SCARA机器人PTP加速度优化

针对SCARA机器人高速运动时驱动力矩超限对减速机造成损伤的问题,提出一种基于动力学参数辨识的PTP加速度优化方法。通过对粘滞+库伦摩擦模型进行改进得到更好的表征高速运动时的摩擦模型,并由激励轨迹最小二乘法完成SCARA机器人改进后动力学模型参数辨识。进一步通过改进的动力学模型对SCARA机器人的PTP运动进行力矩预测,选取合适的迭代步长通过寻优算法得到最优的PTP加速度。ADAMS仿真和力矩预测实验表明,改进后的SCARA机器人动力学模型具有更高的力矩预测精度,加速度寻优算法平均耗时8 ms满足工程实时性要求,所得最优加速度在保证运行效率不降低的同时使得多点位PTP运动峰值转矩从112.2 N·m降低到了84.19 N·m,有效的提高减速机的使用寿命。     

新型白车身焊接定位单元设计及力学分析

针对传统焊接定位单元占用车身输送系统空间,可能造成的空间干涉,提出一种基于SCARA机器人的新型焊接定位单元方案设计。该方案采用类似SCARA机器人的旋转结构和可以伸缩的滚珠丝杠升降机解决这一问题,并对旋转臂用Workbench进行力学分析,从而证明结构的合理性和方案的可行性。