基于虛擬平臺的多臂機器人的干涉區(qū)分析與仿真.pdf

1、隨著空間操作任務的復雜性和智能性的不斷提高，如何處理多臂機器人各手臂在相互協(xié)同工作時的干涉（即臂與臂之間發(fā)生碰撞）已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)機器人應用中亟待解決的關鍵問題。多臂機器人在運動過程中，組成各手臂的桿件之間可能發(fā)生碰撞，從而導致各手臂之間不能協(xié)調(diào)運動，甚至由于干涉而使機器人損壞。因此，檢測多臂機器人各手臂之間的干涉，規(guī)劃機器人的運動軌跡，判斷機器人作業(yè)的可行性，進而減少實際運行過程中的意外事故，是機器人設計、制造過程中非常重要的一個環(huán)節(jié)

2、。 目前，如何避免和檢測機器人干涉這一課題已經(jīng)成為研究的熱點，但是大多數(shù)主要針對機器人作業(yè)過程中某一時刻桿件之間的干涉進行研究，對于機器人在空間作連續(xù)運動時的干涉區(qū)研究并不多見。然而在實際工作應用中，多臂機器人的末端夾持器往往處于連續(xù)運動的狀態(tài)。因此，研究多臂機器人末端作連續(xù)運動時各桿件之間的干涉區(qū)，對于解決多臂機器人的干涉問題，具有更加重要的實際意義。針對該現(xiàn)狀，本文即充分考慮多臂機器人的末端在三維空間作任意連續(xù)運動的情況，又

3、考慮各桿件的形狀，對組成多臂機器人的各桿件之間的干涉區(qū)進行具體判別。 本文提出了多臂機器人干涉區(qū)的概念，綜合運用機器人學中的位置分析、速度分析、軌跡規(guī)劃等方面的知識，針對多臂機器人各桿件間的干涉區(qū)問題進行了較為深入的研究。首先，在既可兼顧判別精度又能大大降低計算量的前提下，運用簡單R幾何體模型對多臂機器人的各個桿件進行模型簡化。其次，對機器人進行直接位置分析和間接位置分析，對各關節(jié)的微分運動進行描述，對關節(jié)軌跡采用三次多項式插值

4、方法進行規(guī)劃。然后，提出空間兩R幾何體在某一時刻的干涉判別方法，在此基礎上，提出了空間兩R幾何體作任意相對運動時，在某一時間段內(nèi)的干涉判別方法以及干涉區(qū)的判別方法，并提出不干涉區(qū)、可能干涉區(qū)、干涉區(qū)的概念。最后，給出這種方法的算法流程圖。 本課題以一個六自由度的雙臂機器人為例，在給定了機器人的末端運動軌跡、末端夾持器的姿態(tài)及位置關于時間的函數(shù)的前提下，建立各桿件干涉區(qū)分析的數(shù)學模型，求解出計算結(jié)果。使用Pro/Engineer，