碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制與優(yōu)化.pdf

1、碼垛機(jī)器人作為現(xiàn)代碼垛系統(tǒng)中最重要的設(shè)備,它對(duì)促進(jìn)工業(yè)自動(dòng)化、流水線無人控制生產(chǎn)起了重要的推進(jìn)作用。這其中搬運(yùn)速度成為了衡量碼垛機(jī)器人性能的重要標(biāo)準(zhǔn)。本論文主要論述高速機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中的特點(diǎn),特別是在高速情況下。由于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)特性,即非線性時(shí)變特性,并針對(duì)此種情況提出該問題的一系列解決辦法。本文分別從機(jī)器人本體的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、Trio控制器性能優(yōu)化、基于學(xué)習(xí)速度的迭代學(xué)習(xí)控制方法研究、以及抓手末端軌跡優(yōu)化等共計(jì)四大部分

2、內(nèi)容,它們貫穿于第二章到第五章。針對(duì)機(jī)器人本體機(jī)構(gòu)研究,由于本研究對(duì)象的特殊性,本文通過解析法與幾何圖形相結(jié)合,在給定力矩或功率的條件下,推算出末端的速度與加速度表達(dá)式,最后通過碼垛機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)行,得出該機(jī)器人的理論最大碼垛能力。針對(duì)Trio控制器的研究,本文通過對(duì)Trio系列不同控制器的研究,特別是對(duì)數(shù)據(jù)傳輸效率的研究,得出基于PCI總線結(jié)構(gòu)的控制器最能滿足要求;同時(shí)又通過對(duì)同一Trio控制器不同控制命令的研究,得出各種命令的響應(yīng)情

3、況,即控制命令時(shí)間執(zhí)行要比運(yùn)動(dòng)指令快,而基于數(shù)組的數(shù)據(jù)傳輸命令最快;最后通過對(duì)控制器參數(shù)的調(diào)整達(dá)到控制器性能的最優(yōu),如對(duì)Trio控制器的PID參數(shù)的校正。在對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)原理有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)之后,提出了一種基于迭代學(xué)習(xí)控制方法的碼垛機(jī)器人速度優(yōu)化。迭代學(xué)習(xí)控制方法通過對(duì)系統(tǒng)跟隨誤差的學(xué)習(xí),在滿足誤差允許的條件下,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各軸運(yùn)動(dòng)速度的最大化,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人碼垛效率的提升。而且本方法對(duì)系統(tǒng)建模的要求也比較低,易于在實(shí)際控制器上

4、實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)過迭代算法改進(jìn)后的最優(yōu)軌跡與未改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)軌跡比較后,前者通過改進(jìn)局部速度,使機(jī)器人的運(yùn)轉(zhuǎn)速度有較大提升。通過進(jìn)一步研究碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),通過改善各電機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)配合,給碼垛效率也帶來了很大的進(jìn)步。本文通過比較碼垛機(jī)器人常用的運(yùn)動(dòng)軌跡,得出各種軌跡情況下的性能,以及為實(shí)現(xiàn)各種情況而采取的運(yùn)動(dòng)軌跡。盡管控制算法有久遠(yuǎn)的研究,且對(duì)機(jī)器人也有很多的應(yīng)用,但是針對(duì)碼垛機(jī)器人高速控制還是一種比較新的應(yīng)用研究,希望本文