隨著工業(yè)的發(fā)展和機(jī)器人技術(shù)的進(jìn)步,傳統(tǒng)的單機(jī)器人系統(tǒng)已不足以勝任當(dāng)今日益多樣化的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)需求。為適應(yīng)任務(wù)復(fù)雜化、操作智能化及系統(tǒng)柔性化等要求,多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)已逐步被推廣和應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中。多機(jī)器人協(xié)作系統(tǒng)與單個(gè)機(jī)器人相比,具有更強(qiáng)的作業(yè)能力、更大范圍的工作空間、更靈活的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和組織方式,是目前的研究熱點(diǎn)之一。本文以多機(jī)器人協(xié)作在焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用為背景展開(kāi)研究,以協(xié)作完成空間復(fù)雜焊縫焊接為任務(wù)目標(biāo),重點(diǎn)研究多機(jī)器人協(xié)作焊接過(guò)程中的關(guān)鍵性研究問(wèn)題。相比于傳統(tǒng)的焊接機(jī)器人+變位機(jī)組成的焊接工作站或由兩臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成的協(xié)作系統(tǒng),多機(jī)器人（三臺(tái)或三臺(tái)以上）協(xié)作焊接具有更多的優(yōu)勢(shì),但是也帶來(lái)了更為復(fù)雜的控制問(wèn)題。本文針對(duì)這些難點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)研究,研究的主要內(nèi)容和成果如下:（1）在連續(xù)焊接過(guò)程中為滿足復(fù)雜焊縫焊接的任務(wù)約束和焊接工藝要求等諸多因素,搬運(yùn)機(jī)器人必須不斷的變換夾持工件的位姿以保證焊點(diǎn)始終處于理想的焊接位姿,焊接機(jī)器人也必須不斷調(diào)整焊槍的位姿以保證焊槍滿足焊接要求,此過(guò)程要求搬運(yùn)機(jī)器人間、搬運(yùn)機(jī)器人與焊接機(jī)器人間均滿足一定的位姿約束。除此之外,在協(xié)作焊接過(guò)程中還需考慮初始焊接位置的... 

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

多機(jī)器

東南大學(xué)博士學(xué)位論文4圖1-3雙臂協(xié)作軸孔裝配圖1-4多機(jī)器人協(xié)作焊接針對(duì)上述多種形式的多機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者對(duì)其軌跡規(guī)劃方法展開(kāi)了深入的研究。目前，多機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡規(guī)劃主要集中在運(yùn)動(dòng)學(xué)約束和控制方法兩方面。國(guó)外研究開(kāi)始時(shí)間較早，理論研究廣泛，并形成了一套完整的理論體系。（1）針對(duì)多機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)約束問(wèn)題，研究主要集中在軌跡的約束關(guān)系，包括機(jī)器人末端位姿、速度和加速度的約束，以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的同步和協(xié)調(diào)。Mason[8]首次指出當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上機(jī)器人抓取同一物體時(shí)，機(jī)器人末端會(huì)受到運(yùn)動(dòng)學(xué)的約束，并給出當(dāng)多機(jī)器人夾持物體繞其中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，多機(jī)器人末端的速度約束關(guān)系。文獻(xiàn)[9][10]在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了雙機(jī)器人協(xié)作應(yīng)用的研究，分別針對(duì)兩臺(tái)協(xié)作機(jī)器人共同抓取同一剛性物體運(yùn)動(dòng)、操作一對(duì)鉗子和抓取具有球關(guān)節(jié)的物體運(yùn)動(dòng)三種情況展開(kāi)討論，最終推導(dǎo)出機(jī)器人末端的位姿約束及速度、加速度約束關(guān)系。文獻(xiàn)[11]研究了一種特殊形式的協(xié)作搬運(yùn)應(yīng)用，即兩個(gè)機(jī)器人協(xié)作搬運(yùn)物體作對(duì)稱運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)約束方程。在研究運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的基礎(chǔ)上，T.J.Tarn[12][24]開(kāi)始研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的同步和協(xié)調(diào)問(wèn)題，將雙臂機(jī)器人與物體看作一閉運(yùn)動(dòng)鏈，并根據(jù)約束關(guān)系推導(dǎo)出各機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。更進(jìn)一步地，F(xiàn).M.L.Amirouche[13][14]針對(duì)雙機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，基于雙機(jī)器人的相對(duì)位姿約束關(guān)系得到了最優(yōu)的雙機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)。為清晰地描述協(xié)作過(guò)程中的約束問(wèn)題，Nagai等[15]針對(duì)雙臂協(xié)同夾持工件時(shí)提出了絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的概念。隨著機(jī)器人數(shù)量的增加和任務(wù)的復(fù)雜化，文獻(xiàn)[27][28][29]還提出了面向任務(wù)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系和同步協(xié)調(diào)策略。除此之外，還有學(xué)者針對(duì)協(xié)調(diào)操作柔性物體[30][31][32]和柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)約束[33][34][35][36

東南大學(xué)博士學(xué)位論文4圖1-3雙臂協(xié)作軸孔裝配圖1-4多機(jī)器人協(xié)作焊接針對(duì)上述多種形式的多機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者對(duì)其軌跡規(guī)劃方法展開(kāi)了深入的研究。目前，多機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌跡規(guī)劃主要集中在運(yùn)動(dòng)學(xué)約束和控制方法兩方面。國(guó)外研究開(kāi)始時(shí)間較早，理論研究廣泛，并形成了一套完整的理論體系。（1）針對(duì)多機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)約束問(wèn)題，研究主要集中在軌跡的約束關(guān)系，包括機(jī)器人末端位姿、速度和加速度的約束，以及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的同步和協(xié)調(diào)。Mason[8]首次指出當(dāng)兩個(gè)或兩個(gè)以上機(jī)器人抓取同一物體時(shí)，機(jī)器人末端會(huì)受到運(yùn)動(dòng)學(xué)的約束，并給出當(dāng)多機(jī)器人夾持物體繞其中心旋轉(zhuǎn)時(shí)，多機(jī)器人末端的速度約束關(guān)系。文獻(xiàn)[9][10]在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了雙機(jī)器人協(xié)作應(yīng)用的研究，分別針對(duì)兩臺(tái)協(xié)作機(jī)器人共同抓取同一剛性物體運(yùn)動(dòng)、操作一對(duì)鉗子和抓取具有球關(guān)節(jié)的物體運(yùn)動(dòng)三種情況展開(kāi)討論，最終推導(dǎo)出機(jī)器人末端的位姿約束及速度、加速度約束關(guān)系。文獻(xiàn)[11]研究了一種特殊形式的協(xié)作搬運(yùn)應(yīng)用，即兩個(gè)機(jī)器人協(xié)作搬運(yùn)物體作對(duì)稱運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)約束方程。在研究運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的基礎(chǔ)上，T.J.Tarn[12][24]開(kāi)始研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的同步和協(xié)調(diào)問(wèn)題，將雙臂機(jī)器人與物體看作一閉運(yùn)動(dòng)鏈，并根據(jù)約束關(guān)系推導(dǎo)出各機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。更進(jìn)一步地，F(xiàn).M.L.Amirouche[13][14]針對(duì)雙機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)展開(kāi)研究，基于雙機(jī)器人的相對(duì)位姿約束關(guān)系得到了最優(yōu)的雙機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)。為清晰地描述協(xié)作過(guò)程中的約束問(wèn)題，Nagai等[15]針對(duì)雙臂協(xié)同夾持工件時(shí)提出了絕對(duì)運(yùn)動(dòng)的概念。隨著機(jī)器人數(shù)量的增加和任務(wù)的復(fù)雜化，文獻(xiàn)[27][28][29]還提出了面向任務(wù)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)約束關(guān)系和同步協(xié)調(diào)策略。除此之外，還有學(xué)者針對(duì)協(xié)調(diào)操作柔性物體[30][31][32]和柔性機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)約束[33][34][35][36

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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[2]面向雙機(jī)械臂系統(tǒng)的視覺(jué)伺服控制研究[D]. 王勇.廣東工業(yè)大學(xué) 2017
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碩士論文
[1]基于阻抗控制的機(jī)械臂力/位置控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 王懂.山東大學(xué) 2018
[2]垂直六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定[D]. 郭哲.東南大學(xué) 2018
[3]冗余雙臂機(jī)器人協(xié)調(diào)操作方法研究[D]. 華磊.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[4]雙臂強(qiáng)耦合系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃與控制的研究[D]. 禹超.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
[5]移動(dòng)機(jī)器人雙六自由度機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)規(guī)劃[D]. 胡雨濱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[6]機(jī)器人毛刺修理作業(yè)的阻抗控制研究[D]. 孫潔.山東大學(xué) 2006
[7]基于阻抗控制的機(jī)器人柔順性控制方法研究[D]. 楊振.東南大學(xué) 2005
[8]基于假設(shè)模態(tài)法柔性機(jī)械臂協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制方法的研究[D]. 徐兆成.吉林大學(xué) 2005
[9]基于控制的柔性機(jī)器人及其協(xié)調(diào)操作動(dòng)力學(xué)建模與分析[D]. 毛立軍.北京工業(yè)大學(xué) 2002



本文編號(hào)：3267182