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码垛机器人运动超限与关节驱动性能的关系

时间：2017-12-27 来源：机器人在线阅读：8991

码垛机器人运动超限与关节驱动性能的关系

在码垛机器人的调试过程中，机器人容易出现速度、加速度的超限问题，并且很多清况下，机器人的驱动机构的驱动性能并不能够得到充分发挥，这些问题严重影响了码垛机器人的控制效果。针对上述存在的问题，课题以四自由度混联码垛机器人为研究对象，根据实际对象建立该机器人的运动学模型，研究分析其运动特性，分析其动力学性能，提出一种易于满足运动约束的最优加速度轨迹规划方法，该方法可以在保证机器人运动不超限的前提下，充分发挥驱动关节的驱动性能

对码垛机器人动态特性的研究，在码垛机器人开发及运用过程中具有重要意义。码垛机器人的运动特性包括了位置、速度与加速度、工作空间、奇异性、运动精度以及轨迹规划等。近年来，随着码垛机器人应用的愈发广泛，市场占有率越来越高，越来越多的专家、学者投入到对码垛机器人运动特性的研究中去，丰富和完善了码垛机器人的研究理论

通过对码垛机器人运动特性的研究，建立该码垛机器人机构的数学模型，得到驱动关节与末端之间的位姿变换矩阵，利用其一阶、二阶导数得到速度、加速度的运动学正反解。针对其含有局部闭链的平行四连杆的机械结构，选取拉格朗日法，建立各杆件及其驱动关节的力与力矩平衡方程，得到各个驱动关机的驱动力矩与位置、速度和加速度之间的关系，从而建立码垛机器人动力学方程，通过该方程可以研究码垛机器人的动态性能。并利用ADAMS仿真分析其核心任务动作，得到码垛机器人运动过程中驱动关节瞬时的力与力矩与速度加速度间的关系，以及力矩峰值时对应的机器人姿态，为电机选型提供参考。根据实际现场需求得到每个驱动关节的速度、加速度约束，对运动约束进行分析，提出基于一种易于满足运动约束的、加速度最优的梯形速度曲线的轨迹规划方法，获得满足运动约束的最优加速度运动轨迹，即整个运动过程中加速度最大值最小的运动轨迹。该方法在兼顾机器人的运动平稳性与约束要求的同时，能够充分发挥机器人驱动关节的驱动性能。