噴涂機(jī)器人是噴涂業(yè)首選的自動(dòng)化噴涂設(shè)備,能夠有效的提高產(chǎn)品噴涂質(zhì)量和噴涂效率,改善工人的作業(yè)環(huán)境。傳統(tǒng)六自由度機(jī)器人可以滿足在笛卡爾空間內(nèi)作業(yè)需求的位置和姿態(tài),但六自由度噴涂機(jī)器人無(wú)法保證其末端執(zhí)行器達(dá)到作業(yè)位姿的同時(shí),躲避開(kāi)障礙物體。因此,具有更高靈活性的7-DOF噴涂機(jī)器人受到更多的關(guān)注,而其相關(guān)的問(wèn)題也成為了研究的熱點(diǎn)。本課題針對(duì)7-DOF機(jī)器人噴涂產(chǎn)品內(nèi)表面需避障的問(wèn)題,對(duì)7-DOF噴涂機(jī)器人的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和避障路徑規(guī)劃進(jìn)行了研究,提出了一種避障路徑算法和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解相結(jié)合的路徑規(guī)劃方法。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)對(duì)7-DOF串聯(lián)機(jī)器人的特點(diǎn)進(jìn)行了分析,闡述了仿人手臂的機(jī)器人構(gòu)型的優(yōu)越性。以本文所建立的7-DOF噴涂機(jī)器人模型為參考,對(duì)機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行了分析。求解了該機(jī)器人工作空間。(2)采用解析法求解了7-DOF噴涂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程逆解,采用迭代法求解了7-DOF噴涂機(jī)器人數(shù)值解�；谧罴讶犴樞詢�(yōu)化指標(biāo),提出了一種將迭代法初值作為粒子群算法粒子的方法,優(yōu)化了7-DOF噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。針對(duì)基本粒子群算法求解精度不高,易陷入局部最優(yōu)的缺點(diǎn),提出了一種改進(jìn)的PSO算法,對(duì)粒子的初始化、慣性權(quán)重、學(xué)習(xí)因子和越界處理幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)。(3)采用膠囊體和膨脹的ABBB包圍盒相結(jié)合的碰撞檢測(cè)方法,基于收斂速度更快、效率更高的雙樹(shù)RRT_Connect算法,提出了一種針對(duì)7-DOF噴涂機(jī)器人在三維空間作業(yè)的避障路徑規(guī)劃算法。首先,利用RRT_Connect算法對(duì)7-DOF噴涂機(jī)器人的末端進(jìn)行了避障路徑規(guī)劃,再利用三角形法則對(duì)該路徑進(jìn)行優(yōu)化,依次對(duì)從初始位姿到目標(biāo)位姿的優(yōu)化路徑節(jié)點(diǎn)進(jìn)行逆運(yùn)動(dòng)學(xué)問(wèn)題求解,并對(duì)機(jī)器人各關(guān)節(jié)作碰撞檢測(cè),最終生成了機(jī)器人關(guān)節(jié)空間的無(wú)碰撞運(yùn)動(dòng)路徑。(4)以開(kāi)源的機(jī)器人可視化仿真軟件V-rep為平臺(tái)。針對(duì)所規(guī)劃的7-DOF噴涂機(jī)器人避障路徑,利用V-rep軟件模擬了該運(yùn)動(dòng),以判斷機(jī)器人機(jī)構(gòu)是否與工作環(huán)境中障礙物發(fā)生碰撞,模擬驗(yàn)證了所規(guī)劃路徑的有效性。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TP242
【部分圖文】：

7-DOF 噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及避障路徑規(guī)劃在 2014 年 11 月的中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)機(jī)器人會(huì)展上，德國(guó)著名工業(yè)機(jī)器人企業(yè) Kuka 發(fā)布了該公司第一款 7-DOF 機(jī)器人 LBR iiwa，如圖 1.2 所示。LBRa 是一款靈敏型的機(jī)器人，其所有關(guān)節(jié)內(nèi)均配備了集成的高性能碰撞檢測(cè)關(guān)節(jié)傳感器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。LBR iiwa 具有 LBR iiwa 7 R800 和 LBR iiwa 1420 兩款型號(hào)，其有效負(fù)載分別為 7 公斤和 14 公斤。

7-DOF 噴涂機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及避障路徑規(guī)劃在 2014 年 11 月的中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)機(jī)器人會(huì)展上，德國(guó)著名工業(yè)機(jī)器人企業(yè) Kuka 發(fā)布了該公司第一款 7-DOF 機(jī)器人 LBR iiwa，如圖 1.2 所示。LBRa 是一款靈敏型的機(jī)器人，其所有關(guān)節(jié)內(nèi)均配備了集成的高性能碰撞檢測(cè)關(guān)節(jié)傳感器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。LBR iiwa 具有 LBR iiwa 7 R800 和 LBR iiwa 1420 兩款型號(hào)，其有效負(fù)載分別為 7 公斤和 14 公斤。

企業(yè) Kuka 發(fā)布了該公司第一款 7-DOF 機(jī)器人 LBR iiwa，如圖 1.2 所示。LBRa 是一款靈敏型的機(jī)器人，其所有關(guān)節(jié)內(nèi)均配備了集成的高性能碰撞檢測(cè)關(guān)節(jié)傳感器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)人機(jī)協(xié)作。LBR iiwa 具有 LBR iiwa 7 R800 和 LBR iiwa 140 兩款型號(hào)，其有效負(fù)載分別為 7 公斤和 14 公斤。圖 1.1 7-DOF 機(jī)器人 Presto MR20 圖 1.2 7-DOF 機(jī)器人 LBR iiwa
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2848765