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码垛机器人运动特性的研究与实现

时间：2017-12-24 来源：机器人在线阅读：7579

码垛机器人运动特性的研究与实现

码垛机器人，就是依照集成单元化思想，将一件件的物料按照一定的模式堆码成垛，从而实现物料的储存、装卸、搬运和运输等物流活动。近年来，随着工业自动化、智能化水平的提高，码垛机器人正在物流领域扮演着愈发重要的角色，成为当下工业机器人的研究热点。课题针对码垛机器人的设计进行了相关理论的研究，并对机器人调试过程中遇到的问题，进行了理论分析，提出了解决方法，并进行了实验验证。

首先，介绍了码垛机器人机械结构的设计，在此基础上利用几何关系，进行机器人主传动机构的运动分析，通过建立参考坐标系优化计算，利用坐标系之间的齐次变换，得到码垛机器人运动学位置的正反解，并且通过实际测得的数据验证了其正确性。利用其一阶、二阶导数得到速度、加速度的运动学正反解。通过雅各比矩阵分析了机器人的奇异性，并且根据其机械约束，利用数值法计算了码垛机器人的理论工作空间。

其次，利用拉格朗日法分析广义坐标下机器人各个杆件运动的动能与势能，建立了动力学完整形式的方程式，从理论上分析其动力学性能。在Solidworks环境下进行虚拟装配得到码垛机器人的结构模型，将其简化模型导入ADAMS软件中，并控制机器人末端运动，仿真分析腰部驱动关节的力矩与速度、加速度的关系，得到其运动曲线图，以及力矩峰值时对应的机器人位姿，理论验证动力学方程的正确性，为最优加速度研究提供依据。

再次，针对机器人调试过程中遇到的运动容易超限的问题，研究了不同的速度曲线控制方式，提出了一种加速度最优的，满足运动约束的T型速度曲线控制方法，在保证运动平稳的基础上，充分发挥驱动关节的驱动性能。并且详细介绍了机器人轨迹规划算法的实现过程。

最后，介绍码垛机器人运动控制系统的设计。分别调用封装好的单轴绝对位置、轴组连续曲线运动控制指令编写程序，通过与传统速度曲线下的运动进行比较，表明无论单轴还是轴组，该最优加速度轨迹规划算法下的各个驱动关节的驱动性能最优。