SCARA機器人末端執(zhí)行器定位精度控制技術(shù)研究.pdf

1、SCARA型機器人是一種與其他機械或電子設(shè)備相結(jié)合使用的平面裝配機器人，具有高速、高精度、柔性好等優(yōu)點。它廣泛應(yīng)用于機械、電子、汽車等產(chǎn)業(yè)方面，主要實現(xiàn)產(chǎn)品的自動裝配、檢測、焊接等相關(guān)工作。隨著我國機電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，相應(yīng)地帶動了自動裝配產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其中SCARA機器人也承擔(dān)了更多的裝配任務(wù)。SCARA機械臂末端執(zhí)行器的定位精度在自動裝配領(lǐng)域中具有非常重要的意義，影響著裝配體的可靠性。因此，提高SCARA機器人機械臂末端執(zhí)行器定位精度的

2、研究就顯得尤為重要。影響末端執(zhí)行器精度的因素有很多，但是其中影響因素最重要的是機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計和視覺處理技術(shù)這兩部分。
　　機械結(jié)構(gòu)方面:首先闡述了仿生學(xué)基礎(chǔ)理論，分析了莖稈和葉脈的結(jié)構(gòu)特點和幾何形狀，以截面為T型的機械臂加強筋結(jié)構(gòu)為研究對象，根據(jù)葉脈特征設(shè)計了仿生Ⅰ型和莖稈-葉脈混合特征設(shè)計了仿生Ⅱ型;然后利用Proe/E軟件建立了小臂的三維建模，并導(dǎo)入ANSYS Workbench軟件中進行了靜力學(xué)分析、模態(tài)分析和比剛度效能分析

3、，根據(jù)仿真結(jié)果確定了最優(yōu)的仿生設(shè)計模型即仿生Ⅱ型，并根據(jù)優(yōu)化數(shù)值模型對仿生Ⅱ型的環(huán)形尺寸進行了多目標(biāo)優(yōu)化;最后進行了SCARA機器人末端執(zhí)行器低速和高速的重復(fù)定位精度試驗，試驗驗證了仿生Ⅱ型結(jié)構(gòu)的合理性，以及該結(jié)構(gòu)使末端執(zhí)行器重復(fù)定位精度提高到0.015mm。
　　視覺處理方面:針對某款運用仿生設(shè)計的SCARA機械臂的馬達-墊圈裝配設(shè)備開展了視覺處理技術(shù)研究。首先闡述了馬達-墊圈裝配設(shè)備的工作流程，根據(jù)馬達和墊圈尺寸小、反光強的特

4、點選擇了藍光、同軸光照射的LED燈和具有CMOS感光芯片的Basler acA2500.14gm GigE相機;其次根據(jù)相機非線性標(biāo)定算法求取了相機內(nèi)、外參數(shù)和畸變系數(shù)，根據(jù)手眼標(biāo)定算法求取了相機相對于機械臂末端執(zhí)行器的變換矩陣;然后對末端執(zhí)行器采集的馬達和墊圈圖像進行了圖像處理，并基于墊圈和馬達的模板特征進行了墊圈圓心和馬達圓心的識別和定位，根據(jù)馬達模具的幾何形狀提出了一種基于拍三次馬達圖像的馬達坐標(biāo)計算方法;最后進行了末端執(zhí)行器定位