鏡片高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)分析與控制研究.pdf

1、制造業(yè)尤其是高端裝備制造業(yè)是綜合國力競(jìng)爭(zhēng)的集中體現(xiàn)，而服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)的機(jī)器人裝備是高端裝備制造的典型代表。四自由度高速并聯(lián)機(jī)器人裝備主要用于制造業(yè)流水線上的搬運(yùn)、分揀和裝配等作業(yè)，是工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的一個(gè)重要方向。
　　針對(duì)樹脂鏡片高速搬運(yùn)作業(yè)，總結(jié)了國內(nèi)外高速搬運(yùn)機(jī)器人的歷史和研究現(xiàn)狀，比較了工業(yè)中應(yīng)用較為成功的高速搬運(yùn)并聯(lián)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)和性能特點(diǎn)，分析了樹脂鏡片高速搬運(yùn)作業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的性能要求。以4-RUPaR并聯(lián)機(jī)構(gòu)為載體，提

2、出了樹脂鏡片高速搬運(yùn)機(jī)器人總體設(shè)計(jì)方案。
　　針對(duì)機(jī)器人本體機(jī)構(gòu)，在ADAMS中建立了機(jī)構(gòu)的虛擬樣機(jī)模型，通過運(yùn)動(dòng)仿真方法對(duì)機(jī)構(gòu)的自由度和主動(dòng)副選取進(jìn)行了分析。利用桿長約束方程方法建立了機(jī)構(gòu)位置約束方程組，得到了機(jī)構(gòu)的位置反解表達(dá)式，并進(jìn)行了驗(yàn)證。由于機(jī)器人從動(dòng)臂和動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量較輕，在忽略機(jī)器人從動(dòng)臂和動(dòng)平臺(tái)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，建立了基于拉格朗日方程的鏡片高速搬運(yùn)機(jī)器人簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型。
　　針對(duì)樹脂鏡片高速搬運(yùn)作業(yè)軌跡，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行

3、了鏡片搬運(yùn)軌跡規(guī)劃。以作業(yè)路徑短和運(yùn)動(dòng)過程平滑為原則，設(shè)計(jì)了動(dòng)平臺(tái)中心坐標(biāo)分量的作業(yè)軌跡。以前0.25秒內(nèi)鏡片拾取作業(yè)為例，在Matlab中繪制了規(guī)劃軌跡Z分量的位移、速度和加速度曲線。在ADAMS中利用“一般點(diǎn)驅(qū)動(dòng)”，示教和再現(xiàn)了1秒內(nèi)完整的拾取和放置搬運(yùn)作業(yè)規(guī)劃軌跡，并且進(jìn)行了規(guī)劃軌跡下的逆向和正向運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。
　　針對(duì)樹脂鏡片搬運(yùn)作業(yè)的重復(fù)性控制特點(diǎn)，對(duì)搬運(yùn)軌跡控制算法進(jìn)行了研究，提出了將迭代學(xué)習(xí)算法應(yīng)用到鏡片搬運(yùn)機(jī)器人控制

4、。為了檢驗(yàn)迭代學(xué)習(xí)算法對(duì)鏡片搬運(yùn)機(jī)器人的控制效果，以機(jī)器人簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)模型為控制對(duì)象，以機(jī)器人單個(gè)主動(dòng)臂輸出轉(zhuǎn)角軌跡為控制目標(biāo)，在MATLAB中建立了單個(gè)主動(dòng)臂轉(zhuǎn)角跟蹤迭代學(xué)習(xí)仿真控制系統(tǒng)，通過比較輸出轉(zhuǎn)角和目標(biāo)軌跡，判斷迭代學(xué)習(xí)算法的控制精度。
　　通過機(jī)器人機(jī)構(gòu)在規(guī)劃軌跡下的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真結(jié)果分析，表明4-RUPaR并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有良好的高速運(yùn)動(dòng)性能，機(jī)器人能夠在規(guī)劃軌跡下實(shí)現(xiàn)樹脂鏡片的高速搬運(yùn)作業(yè);通過控制系統(tǒng)仿真結(jié)果分析，表明迭代