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焊接机器人在三维空间的无碰撞轨迹规划

无碰撞轨迹规划是机器人离线任务规划中的重要课题,规划方法多种多样,但都基于工作空间(欧式空间)和C 空间[1,2],多数工业机器人的控制是在关节级进行的,对于工作空间中的规划结果需通过雅克比矩阵从工作空间向关节空间的转换,这种转换的计算量是很大的,特别是三维空间的轨迹规划困难更大.针对上述问题,本文在借助描述机器人工作空间的一般方法的基础上,运用了画法几何学的基础知识,通过对三维障碍物进行两次投影,把三维规划问题简化为二维规划,从而大大地减少了规划的复杂程度.1 环境、焊接机器人结构及模型一般可把环境障碍物定义为任意多面体(包括凸多面体、凹多面体),本着对障碍物几何形体尽量少作限制的出发点,同时考虑凸多面体和凹多面体的处理,对于实际中一些圆柱、圆球等物体则采用多面体逼近,根据实际需要确定逼近的精度.这里仅针对焊接机器人对相贯线进行焊接的无碰撞轨迹为例,但不失一般性.焊接机器人的关节结构由回转主体、大臂、小臂、腕部等几部分组成[3...  (本文共3页) 阅读全文>>

《机械工程与自动化》2006年02期
机械工程与自动化

机器人在焊接相贯线时的无碰撞轨迹规划

0引言无碰撞路径规划是机器人离线任务规划的重要课题,规划方法多种多样,但都基于工作空间(欧式空间)和C—空间[1,2],多数工业机器人的控制都是在关节级进行的,对于工作空间中的规划结果需通过雅克比矩阵转换到关节空间,这种转换的计算量是很大的,特别是三维空间的轨迹规划困难更大。针对上述问题,本文在借助描述机器人工作空间的一般方法的基础上,运用了画法几何学的基础知识,通过对三维障碍物进行两次投影,把三维规划问题转化为二维规划,从而大大地降低了规划的复杂程度。1焊接机器人结构及模型一般可把环境障碍物定义为任意多面体(包括凸多面体、凹多面体),本着对障碍物几何形体尽量少做限制的出发点,同时考虑凸多面体和凹多面体的处理,对于实际中一些圆柱、圆球等物体采用多面体逼近,根据实际需要确定逼近的精度。这里仅以焊接机器人对相贯线进行焊接的无碰撞轨迹为例,但不失一般性。焊接机器人的关节结构见图1。其关节结构由回转主体、大臂、小臂、腕部等几部分组成[3...  (本文共2页) 阅读全文>>

沈阳工业大学
沈阳工业大学

机器人无碰撞轨迹规划

本文根据焊接机器人末端执行器所要完成的轨迹及避障任务,进行了机器人沿一定轨迹运动的无碰轨迹规划。本文采用了能够解决该问题的6个自由度的全关节型焊接机器人,此类机器人的结构类似人的腰部和手部,其位置和姿态全部由旋转运动实现,机构紧凑,灵活性好,可获得较高的末端操作器线速度。当机器人运动时,要计算其各臂扫过空间的精确值是十分困难的,多数规划系统都是对机器人作近似描述,在仿真过程中,本文把6R焊接机器人的大,小臂看作是2个圆柱体,把机器人简化成没有外形的线段来表示。基于机器人与障碍实体的实际关系,通过对欧式空间障碍的特性分析,采用了几何图形法来建立障碍边界模型,该法是适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法,借助二位空间的几何图形法来解决三维空间机器人无碰轨迹规划问题,该法直观简便,计算量小。在建立运动学数学模型时,运动学逆问题是给出操作器手部相对于基坐标系的位置和姿态,求解其关节变量。这个问题的求解较为复杂,因...  (本文共70页) 本文目录 | 阅读全文>>

《机械科学与技术》2007年11期
机械科学与技术

基于慧鱼模型对焊接机器人无碰撞轨迹规划的研究

当机器人在有障碍物的环境中运动时,为了到达某个目标位置和姿态,就需要在空间中确定一条无碰撞的运动路径,这一问题称为无碰撞路径规划。在此,“规划”的含义实际上是直观的求解带约束的几何问题,而不是操作序列或行为步骤。另一方面,如果把运动物体看作是所研究问题的某种状态,把障碍物看作是问题的结束条件,而无碰撞路径则为满足约束条件的解,那么,无碰撞轨迹规划就是一种多约束的问题求解过程[1,2]。为了便于分析,本文所选择的焊接机器人为具有三个自由度,通过3个马达驱动来实现机器人运动的fishertechnik(慧鱼)工业焊接机器人模型。1障碍与碰撞检测在复杂产品(如车身)焊装工位上,由于工位上设备分布密集,工位加工空间相对狭小,而加工焊点分布范围广,因此,在整个工位上机器人焊接加工过程中,极有可能会出现机器人与静态设备(如工件、定位座、夹具等)之间的碰撞或机器人之间的碰撞。在规划机器人路径时,可将机器人工作空间划分为自由空间和障碍空间。机器...  (本文共5页) 阅读全文>>

《机器人》2004年01期
机器人

一种基于测地线的机器人轨迹规划方法

1 引言 (Introduction)在进行机器人的轨迹规划时 ,往往希望节点之间的路径最短 ,或动能最小 ,或其综合指标最优 .Paul用齐次变换矩阵表示目标位置 ,生成直线运动轨迹[1] .Taylor对节点间的直线规划问题提出了两种方法 ,第一种方法是直角坐标路径控制法 ,用四元数表示转动 ,但需要大量的实时计算 ;第二种方法是有界偏差路径法 ,选取足够多的节点 ,用关节变量的线性插值控制操作臂 ,使其与直线路径的偏差不超过预定值[1] .本文的方法是利用现代微分几何[2 ] 中测地线的几何性质 ,进行两节点之间路径最短 (直线 )的轨迹规划 .测地线是黎曼曲面上两点之间路径最短的必要条件 ,对于直角坐标空间中的规划 ,两节点之间的测地线就是直线 .若要使两节点之间动能最小 ,则其轨迹对应于以系统动能作为黎曼度量所决定的黎曼曲面上的测地线 ;同理 ,对于某项综合性能指标 ,两点之间的最优轨迹对应于该综合性能指标作为黎曼度量...  (本文共4页) 阅读全文>>

《海军工程大学学报》2018年01期
海军工程大学学报

涡轮阻拦装置自动回撤轨迹规划算法

阻拦系统是机场的重要保障设施,在民用和军事上均具有较强的实用价值[1]。美国的44B-2E阻拦装置[2]和国产LZ-Ⅲ型阻拦装置[3]均采用水力涡轮阻尼器作为主要吸能和调节单元[4]。涡轮式阻拦装置[2,5]主要由涡轮阻尼器、阻拦网、阻拦带、绞盘和回撤电机等组成,具有阻拦力矩大、刹车力柔和、结构简单的特点。传统的人工回撤和开环回撤费时费力,且效率较低,为简化回撤操作,提高回撤效率,需采用自动回撤方法。自动回撤过程绞盘和阻拦带的运动类似于数控加工领域[6-10]定点加工和轮廓加工刀具的运动过程。数控加工系统常用的轨迹规划算法主要有线性加减速[6-9]、S形加减速[6-8]、三角函数加减速[9]等。线性加减速轨迹加速度恒定,计算量小,但加减速起止点加速度突变,存在柔性冲击。S形加减速分阶段采用不同多项式函数运算,加速度变化连续,消除了柔性冲击。线性加减速和S形加减速在数控系统中应用广泛[6]。文献[9]提出的三角函数加减速算法具有高...  (本文共6页) 阅读全文>>

《机床与液压》2016年23期
机床与液压

喷涂机器人轨迹规划研究进展

2.浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室,中科院宁波材料技术与工程研究所,浙江宁波315201)0前言机器人技术是一门集合了计算机学、信息学、机构学,控制学、仿生学、人工智能等多学科而形成的高新技术学科,它代表着当今机电技术的最高成就,对机器人的研究及其应用水平,是一个国家工业自动化水平的重要标志[1]。在众多的机器人种类中,喷涂机器人是一个典型代表,一直是机器人领域内的研究热点。在诸多行业中,特别是制造业中,表面喷漆是一道必须的工序,对产品表观质量有极大的影响。在传统手工喷涂作业时,油漆对人体造成较大危害,而且雾状漆料阻挡视线,影响喷涂效率,因此使用喷涂机器人不仅可以改善工作条件,还可以提高产品的产量和质量。目前,喷涂机器人已广泛应用于汽车、电器、家具和各种塑料制品的喷涂作业中。汽车、电器及家具等产品表面的喷涂效果对产品质量影响大。产品表面的色泽在相当程度上取决于涂层厚度的均匀度,如果表面的涂层厚度不均匀,会引起表面不光洁...  (本文共5页) 阅读全文>>