基于虛擬平臺(tái)的多臂機(jī)器人的干涉區(qū)分析與仿真.pdf

1、隨著空間操作任務(wù)的復(fù)雜性和智能性的不斷提高，如何處理多臂機(jī)器人各手臂在相互協(xié)同工作時(shí)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(jī)器人應(yīng)用中亟待解決的關(guān)鍵問題。多臂機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中，組成各手臂的桿件之間可能發(fā)生碰撞，從而導(dǎo)致各手臂之間不能協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，甚至由于干涉而使機(jī)器人損壞。因此，檢測(cè)多臂機(jī)器人各手臂之間的干涉，規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡，判斷機(jī)器人作業(yè)的可行性，進(jìn)而減少實(shí)際運(yùn)行過程中的意外事故，是機(jī)器人設(shè)計(jì)、制造過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)

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

3、考慮各桿件的形狀，對(duì)組成多臂機(jī)器人的各桿件之間的干涉區(qū)進(jìn)行具體判別。 本文提出了多臂機(jī)器人干涉區(qū)的概念，綜合運(yùn)用機(jī)器人學(xué)中的位置分析、速度分析、軌跡規(guī)劃等方面的知識(shí)，針對(duì)多臂機(jī)器人各桿件間的干涉區(qū)問題進(jìn)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(jì)算量的前提下，運(yùn)用簡(jiǎn)單R幾何體模型對(duì)多臂機(jī)器人的各個(gè)桿件進(jìn)行模型簡(jiǎn)化。其次，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行直接位置分析和間接位置分析，對(duì)各關(guān)節(jié)的微分運(yùn)動(dòng)進(jìn)行描述，對(duì)關(guān)節(jié)軌跡采用三次多項(xiàng)式插值

4、方法進(jìn)行規(guī)劃。然后，提出空間兩R幾何體在某一時(shí)刻的干涉判別方法，在此基礎(chǔ)上，提出了空間兩R幾何體作任意相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在某一時(shí)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(gè)六自由度的雙臂機(jī)器人為例，在給定了機(jī)器人的末端運(yùn)動(dòng)軌跡、末端夾持器的姿態(tài)及位置關(guān)于時(shí)間的函數(shù)的前提下，建立各桿件干涉區(qū)分析的數(shù)學(xué)模型，求解出計(jì)算結(jié)果。使用Pro/Engineer，