工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析及控制研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍，勞動(dòng)成本的增高和制造業(yè)自動(dòng)化、智能化的進(jìn)程加快進(jìn)一步加快了工業(yè)機(jī)器人的研究和應(yīng)用。尤其在德國(guó)提出工業(yè)4.0之后，中國(guó)制造業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求量急劇增加。盡管工業(yè)機(jī)器人在中國(guó)市場(chǎng)的銷(xiāo)售量已經(jīng)達(dá)到了世界之最，但仍未滿足中國(guó)制造業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求。中國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際水平，在中國(guó)銷(xiāo)售的工業(yè)機(jī)器人大多從日本和歐洲進(jìn)口而來(lái)。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行速度、重復(fù)定位精度、穩(wěn)定性等各方面都不太

2、成熟。一方面是機(jī)器人本體設(shè)計(jì)有待優(yōu)化，另一方面機(jī)器人控制算法需要優(yōu)化。本文針對(duì)六自由度工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平穩(wěn)性偏低和工業(yè)機(jī)器人自由曲線的插補(bǔ)速度較慢兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，以 FANUC公司的六自由度工業(yè)機(jī)器人ARC Mate100為對(duì)象進(jìn)行研究，研究結(jié)果為實(shí)際應(yīng)用工作打下基礎(chǔ)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制具有一定的理論指導(dǎo)意義。
　　本文采用D-H參數(shù)法建立FANUCARC Mate100的關(guān)節(jié)坐標(biāo)系，在此基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析

3、。利用MATLAB對(duì)FANUCARC Mate100進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。研究了工業(yè)機(jī)器人在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃，詳細(xì)闡述了工業(yè)機(jī)器人在兩種空間下軌跡規(guī)劃的原理和實(shí)現(xiàn)方法，使用 MATLAB分別對(duì)兩種坐標(biāo)系下的軌跡規(guī)劃仿真分析。分析現(xiàn)有插補(bǔ)算法，提出一種綜合變步長(zhǎng)插補(bǔ)算法，利用 MATLAB進(jìn)行了插補(bǔ)運(yùn)算和仿真。使用固高公司工業(yè)機(jī)器人控制平臺(tái)控制FANUCARC Mate100機(jī)器人對(duì)插補(bǔ)算法進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　MATLAB運(yùn)動(dòng)

4、仿真結(jié)果驗(yàn)證了對(duì)ARC Mate100運(yùn)動(dòng)分析的正確性；軌跡規(guī)劃仿真的結(jié)果說(shuō)明軌跡規(guī)劃方法的可行性，從而進(jìn)一步奠定了研究的基礎(chǔ)；提出優(yōu)化的變步長(zhǎng)插補(bǔ)算法，根據(jù)自由曲線曲率半徑的大小進(jìn)行分段，分別進(jìn)行定步長(zhǎng)插補(bǔ)和變步長(zhǎng)插補(bǔ)，進(jìn)而大大減少了計(jì)算量。并利用 MATLAB進(jìn)行仿真，結(jié)果證明此方法在理論上是正確的；使用固高公司機(jī)器人控制系統(tǒng)控制 FANUC ARC Mate100機(jī)器人完成自由曲線的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)驗(yàn)證，進(jìn)一步證明了變步長(zhǎng)插補(bǔ)算法的可行