工業(yè)機(jī)器人插補算法及標(biāo)定技術(shù)研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人是《中國制造2025》重點領(lǐng)域之一，而工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)是機(jī)器人核心技術(shù)之一。目前，工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)基本被日本和德國壟斷，隨著國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的高速發(fā)展，研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的控制系統(tǒng)已成為關(guān)鍵。運動插補算法是機(jī)器人控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)功能之一，直接反映著機(jī)器人運動速度和加工效率。對于運動路徑中速度方向變化大的點，高速通過會導(dǎo)致機(jī)器人產(chǎn)生震動和沖擊，嚴(yán)重影響著機(jī)器人的加工質(zhì)量，低速通過則會影響加工效率。速度規(guī)劃的核心

2、是在機(jī)器人加減速性能約束條件下，盡可能提高進(jìn)給速度。本文提出連續(xù)微小直線段插補和樣條曲線插補，綜合考慮了機(jī)器人的性能約束，實現(xiàn)了運動平穩(wěn)高速，提高了加工效率。論文主要工作如下：
　　以HYHJ-602型通用六軸焊接機(jī)器人為研究對象，采用D-H參數(shù)建模法，分析處理了機(jī)器人運動學(xué)正向和反向問題，成功求取了機(jī)器人逆解和速度雅克比矩陣，為后文運動插補算法打下基礎(chǔ)。
　　以艾利特ERC-G200型控制器為研究對象，基于目前工業(yè)機(jī)器人重

3、復(fù)定位精度過差導(dǎo)致離線編程難以實現(xiàn)的問題，提出了一種微分運動模型標(biāo)定方法，成功提高了機(jī)器人的重復(fù)定位精度，為下文連續(xù)微小直線段插補算法的實現(xiàn)打下了基礎(chǔ)。
　　針對離線編程CAM軟件生成的大量微小直線段轉(zhuǎn)接角過大導(dǎo)致速度過低的問題，提出一種基于關(guān)節(jié)突跳速度的相鄰直線段高速轉(zhuǎn)接的速度前瞻插補算法，該法能兼顧關(guān)節(jié)空間速度約束和笛卡爾空間約束，充分利用了電機(jī)的加減速能力，保證了機(jī)器人通過直線銜接點時平穩(wěn)、高速。
　　針對目前機(jī)器人以

4、規(guī)則的關(guān)節(jié)插補、直線插補、圓弧插補為主要插補方法，無法加工復(fù)雜路徑的問題，提出一種基于B樣條的插值曲線，并在此曲線的基礎(chǔ)上，綜合考慮了弓高誤差、法向加速度、切向速度、切向加速度、切向加加速度約束的速度自適應(yīng)前瞻插補算法。該插值曲線僅需幾個特征示教點即可表征所需加工的路徑，極大地降低了操作人員的示教難度。該插補算法能保證生成軌跡完全經(jīng)過所給示教點，輪廓誤差小，以機(jī)器人加減速約束下的最大速度平穩(wěn)地經(jīng)過曲率極大值點處，且機(jī)器人無震蕩、無沖擊。