雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)避碰運(yùn)動(dòng)研究↑.pdf

1、隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人需要解決越來(lái)越復(fù)雜的任務(wù)，單臺(tái)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)系統(tǒng)對(duì)于智能性以及系統(tǒng)柔順性的要求。相比單臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，雙機(jī)器人系統(tǒng)可以極大的縮短任務(wù)時(shí)間、提高作業(yè)效率、最大化作業(yè)空間的利用，以及擁有更加優(yōu)越的載重能力和剛性性能。由于工作空間的重疊，雙機(jī)器人在工作時(shí)有很大的可能互相影響甚至發(fā)生碰撞，威脅人身與財(cái)產(chǎn)的安全。因此雙機(jī)器人系統(tǒng)規(guī)避碰撞風(fēng)險(xiǎn)，規(guī)劃避碰路徑成為安全作業(yè)的最大前提。為了解決雙機(jī)器人系統(tǒng)在實(shí)際作業(yè)中存

2、在的隱患，本文以雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)的碰撞檢測(cè)與避碰規(guī)劃問題進(jìn)行了深入研究。
　　首先針對(duì)雙機(jī)器人松協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)模型建立了D-H表，分析了空間中任意剛體運(yùn)動(dòng)同時(shí)推導(dǎo)出機(jī)器人工具末端空間運(yùn)動(dòng)微分方程，仔細(xì)分析了機(jī)器人工具末端姿態(tài)的變化與關(guān)節(jié)之間的轉(zhuǎn)化，推導(dǎo)出6個(gè)關(guān)節(jié)之間的平移與旋轉(zhuǎn)的傳遞矩陣，并針對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆過程進(jìn)行求解，為后面運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究奠定了基礎(chǔ)理論的基石。
　　其次對(duì)雙機(jī)器人碰撞檢測(cè)進(jìn)行了研究。針對(duì)實(shí)體模型簡(jiǎn)化

3、建模，選擇了圓柱-半球包圍盒模型，該模型具有包圍程度良好、模型相對(duì)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，但其圓柱表面距離計(jì)算復(fù)雜。為解決該模型不足，本文利用內(nèi)點(diǎn)懲罰函數(shù)算法，通過求解無(wú)約束問題來(lái)求解帶有約束條件的非線性尋優(yōu)，將立體空間中雙機(jī)器人之間復(fù)雜的三維距離計(jì)算簡(jiǎn)化為二維空間中非線性尋優(yōu)的問題，大大降低了計(jì)算的復(fù)雜程度與難度，并通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本算法的準(zhǔn)確性與有效性。
　　在完成兩機(jī)器人之間最短距離算法的基礎(chǔ)上，針對(duì)避碰成功率、任務(wù)完成所需時(shí)間、最短

4、距離曲線震蕩程度三個(gè)方面，本文通過實(shí)驗(yàn)改進(jìn)后的到了一種優(yōu)化的速度排斥場(chǎng)模型。在傳統(tǒng)的速度排斥場(chǎng)模型的基礎(chǔ)上，加入了三個(gè)可以通過操作人員人為控制來(lái)調(diào)節(jié)任務(wù)完成時(shí)間和振蕩頻率大小的參數(shù)，最終得到一個(gè)能滿足以上所有條件的改進(jìn)后速度排斥場(chǎng)模型，并考慮到實(shí)際操作中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了速度排斥場(chǎng)改進(jìn)模型的高效性與穩(wěn)定性，達(dá)到了本文對(duì)雙機(jī)器人協(xié)調(diào)避碰的期望。
　　本文對(duì)雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)調(diào)系統(tǒng)的距離計(jì)算與避碰路徑規(guī)劃方面進(jìn)行了深入的研