本文關(guān)鍵詞：智能復(fù)合型機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：隨著科技的發(fā)展,機(jī)器人在諸多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,如汽車(chē)制造業(yè)、電子行業(yè)等,但對(duì)于紡織行業(yè)筒子紗生產(chǎn)物流和包裝,存在自動(dòng)化程度低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、招工難等問(wèn)題。在此背景下,本文研究設(shè)計(jì)用于分揀收集筒子紗的智能復(fù)合型機(jī)器人,該復(fù)合型機(jī)器人由移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械手兩部分組成,機(jī)械手固定安裝在移動(dòng)平臺(tái)上。其中,機(jī)械手負(fù)責(zé)抓取絡(luò)筒機(jī)絡(luò)好的筒子紗并放置在托盤(pán)上;移動(dòng)平臺(tái)即自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)(AGV),具有自主導(dǎo)航功能,負(fù)責(zé)背負(fù)機(jī)械手在各工位之間轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)融合移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械手各自的優(yōu)點(diǎn),使復(fù)合型機(jī)器人具備移動(dòng)和操作的能力,并創(chuàng)新性地應(yīng)用于自動(dòng)化程度較低的紡織行業(yè)。該復(fù)合型機(jī)器人能夠適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境,并能勝任更加困難的任務(wù),未來(lái)可推廣到更多領(lǐng)域。本論文的研究?jī)?nèi)容如下:1.首先,根據(jù)筒子紗生產(chǎn)物流自動(dòng)化的需求,設(shè)計(jì)復(fù)合型機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)方案,分模塊對(duì)移動(dòng)平臺(tái)和機(jī)械手分別設(shè)計(jì)。其中,為提高承載能力、靈活性,移動(dòng)平臺(tái)采用四輪差速轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。對(duì)于機(jī)械手,經(jīng)查閱相關(guān)資料并結(jié)合實(shí)際需求,從提高機(jī)械手的靈活性和減少控制復(fù)雜程度的角度出發(fā),選用6自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械手,手腕,即后三個(gè)關(guān)節(jié)采用球形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.其次,對(duì)采用四輪式差速轉(zhuǎn)向的移動(dòng)平臺(tái),構(gòu)建運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。對(duì)6自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械手,采用D-H法配置各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系,利用坐標(biāo)變換原理,建立各坐標(biāo)系之間的變換矩陣,最終確定由第一個(gè)關(guān)節(jié)坐標(biāo)系到最后關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的變換矩陣。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)D-H參數(shù)表,求解出機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解;最后利用代數(shù)法,求出各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解,為以后的運(yùn)動(dòng)控制提供理論依據(jù)。3.再次,根據(jù)復(fù)合型機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境及功能要求,為提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度,對(duì)采用基于工控機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制卡的伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行硬件配置,采用兩張運(yùn)動(dòng)控制卡分別控制移動(dòng)平臺(tái)和6自由度機(jī)械手的方式。為提高運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)控制精度和動(dòng)態(tài)性能,對(duì)模糊PID算法進(jìn)行研究,并通過(guò)在Matlab/Simulink中設(shè)計(jì)模糊PHD控制器,分別用普通PID算法和模糊PID算法對(duì)電機(jī)控制進(jìn)行仿真對(duì)比,驗(yàn)證其有效性。4.最后,綜合考慮各種導(dǎo)航方式的優(yōu)劣、應(yīng)用環(huán)境及復(fù)合型機(jī)器人對(duì)穩(wěn)定性和靈活性的要求,確定采用慣性導(dǎo)航方式,并設(shè)計(jì)采用磁感應(yīng)器檢測(cè)標(biāo)定位置磁釘方式的校正系統(tǒng)來(lái)消除累積偏差。研究混合粒子群算法,通過(guò)在標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法中引入差分進(jìn)化的思想,以保持種群多樣性,避免陷入局部最優(yōu)。通過(guò)環(huán)境建模、適應(yīng)度函數(shù)設(shè)計(jì),在Matlab中對(duì)全局路徑規(guī)劃進(jìn)行仿真,通過(guò)比較兩種算法優(yōu)化出的路徑,驗(yàn)證了混合粒子群算法的優(yōu)越性。設(shè)計(jì)了超聲波傳感器避障系統(tǒng),通過(guò)合理布局超聲波傳感器減小檢測(cè)盲區(qū),并分析避障情形。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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10 財(cái)宣邋Q孟推，

本文編號(hào)：1335017