機床工件搬運六自由度工業(yè)機器人系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、目前機床行業(yè)中，工業(yè)機器人的應(yīng)用與發(fā)展變得越來越重要。采用工業(yè)機器人，不僅能提高生產(chǎn)效率，減輕勞動強度，還能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，縮短產(chǎn)品制造周期，大幅度降低成本。在工業(yè)生產(chǎn)中，搬運機器人動作靈活，特別是六自由度工業(yè)搬運機器人具有非常好的柔性，因此它能夠改善工人的勞動條件，節(jié)約原材料的消耗，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代，顯著地提高勞動生產(chǎn)率。本文在機床工件搬運六自由度工業(yè)機器人方面的主要研究工作如下：
　　研究分析了六自由度工業(yè)機

2、器人的運動學(xué)問題。根據(jù)D-H法建立了工業(yè)機器人空間坐標(biāo)系，分析說明了兩相鄰坐標(biāo)系之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)系，并推導(dǎo)出了其轉(zhuǎn)換矩陣。在求解六自由度工業(yè)機器人正逆解的過程中，根據(jù)用到的系數(shù)的個數(shù)不同，提出了三種建立坐標(biāo)系的方法。通過對六自由度工業(yè)機器人正逆解的分析得出，用第三種方法建立坐標(biāo)系最優(yōu)。在求解六自由度工業(yè)機器人正逆解過程中分別對求得的正解結(jié)果和逆解結(jié)果進行了驗證。
　　研究分析了六自由度工業(yè)機器人的空間軌跡規(guī)劃問題。對六自由度工業(yè)機

3、器人分別在直角坐標(biāo)空間和關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間進行了軌跡規(guī)劃的研究與分析。并通過MATLAB軟件對關(guān)節(jié)空間中的三次多項式插值算法和五次多項式插值算法進行了仿真實驗。通過實驗結(jié)果可知，五次多項式插值算法可以保證各關(guān)節(jié)在運動過程中關(guān)節(jié)角、角速度和角加速度都是連續(xù)的，可使電機平穩(wěn)運行。由于本課題研究的是點到點的運動，要求精度較高，故在運動軌跡規(guī)劃中選用了五次多項式插值算法。
　　設(shè)計了六自由度工業(yè)機器人硬件控制系統(tǒng)。在硬件控制系統(tǒng)中主要提出了硬件

4、系統(tǒng)的總體方案，進行了運動控制器的選擇和伺服電機的選型，設(shè)計了硬件控制系統(tǒng)中各部件之間的連接，包括各部分硬件與控制器接口板之間的連接，脈沖量輸出信號的連接，運動控制器與伺服系統(tǒng)之間的連接等。
　　設(shè)計了六自由度工業(yè)機器人軟件控制系統(tǒng)。在軟件控制系統(tǒng)中主要設(shè)計了程序模塊、系統(tǒng)初始化模塊、運動模塊、示教再現(xiàn)模塊、限位急停模塊和人機交互界面。本軟件控制系統(tǒng)的人機交互界面，主要包括主界面、JOG運動控制界面、示教再現(xiàn)界面、正逆解界面、關(guān)節(jié)