6R機械臂末端拖曳與剛度可視化仿真及實驗研究.pdf

1、工業(yè)機器人以其成本低、精度高、效率高和可擴展性強等性能正廣泛應用到工業(yè)領域。針對示教方式非便捷化，本文實現(xiàn)機械臂拖曳仿真及實驗，通過拖曳來示教機械臂。針對拖曳過程中高實時性，本文給出了基于機器人結構與姿態(tài)矩陣正交的快速逆解方法。針對機械臂拖曳過程中剛度變化的問題，本文給出了機械臂末端剛度進行可視化處理的方法?；诒疚奶岢龅睦碚摲椒ê图夹g，進行了相應的仿真和實驗。論文主要內容如下:
　　以新松SIASUN SR6C機器人為研究對象，

2、以D-H方法為基礎建立了工業(yè)機器人運動學模型，介紹了機器人的正向運動學。使用微分變換的方法進行了機器人雅可比矩陣的求解。
　　面向機械臂末端拖曳，提出了基于機器人結構與姿態(tài)矩陣正交的快速逆解方法?；跈C器人的結構特點創(chuàng)建機器人連桿坐標，可使部分連杼變換矩陣中的位置矩陣為零，從而為計算過程減少工作量。基于機器人姿態(tài)矩陣正交，主要是在計算過程中利用正交矩陣的性質，在求解中起到簡化求解過程的作用。最后，通過與傳統(tǒng)逆解算法比較，能將每萬個

3、點的耗時從0.309ms減少到0.069ms，效率大大提高，完全滿足拖曳過程中實時性高的要求。通過仿真驗證得出快速逆解方法的精確性相當高，精度為:le-4 mm。
　　提出了6R機械臂末端拖曳過程剛度可視化技術。通過經(jīng)驗公式計算得到機械臂的關節(jié)剛度，建立機器人靜剛度模型。通過機器人剛度性能評價引入機械臂末端剛度橢球，建立機器人剛度橢球模型。在離線編程軟件中將機械臂末端剛度通過剛度橢球進行可視化處理，使操作人員有直觀感受。對機械臂拖

4、曳的原理進行介紹，并在離線編程軟件上開發(fā)并實現(xiàn)機械臂末端拖曳仿真實驗。最后將兩者結合，實現(xiàn)機械臂拖曳過程中實時的機械臂末端剛度可視化。
　　最后，進行了基于力傳感器的6R機械臂拖曳與剛度校核實驗?；诹鞲衅髟?R機械臂上進行力拖曳實驗，通過拖曳過程中力大小變化來驗證機械臂末端拖曳是否平緩。通過機械臂末端在不同位姿下受力變形量與在仿真中相應位姿下受力變形量之間的關系，經(jīng)過實驗數(shù)據(jù)比較得到實際剛度與理論剛度之間的關系，從而進行剛度校