基于Delta机器人分拣作业平台的运动优化研究
发布时间：2023-03-27 04:22
随着工业4.0的推进,越来越多的机器人被应用于工业生产的各个环节,提高了生产效率。目前,Delta型机器人以其负载小、速度快、精确度高等诸多优点,被应用于自动化生产环节中,极大地提高了企业的生产力。基于某零件制造企业分拣平台工作效率不高的问题,本课题以Delta机器人为原型,对机器人本体进行运动学建模和轨迹规划分析,并结合视觉系统的研究,提出运动优化算法进而完成提高机构工作效率的课题任务。课题主要研究内容如下:(1)首先,以Delta机器人为原型,依据其结构特征、工作原理创建运动学模型,求解正逆解并验证模型的正确性;利用微分法求得雅可比矩阵,推导出机构末端的速度、加速度表达式,并详细分析了机器人的奇异性;依据曲面包络理论求取并联机构的工作空间,并在Matlab环境下编写脚本文件绘制工作空间的三维立体图形;在修正梯形加速度规律下,对圆角矩形分拣路径进行轨迹规划研究。(2)其次,对视觉跟踪系统进行整体标定;对图像进行预处理、二值化、特征提取等;为提高抓取的准确性提出动态跟踪拾取算法,并对该算法进行仿真验证,得到误差曲线图;为解决整体抓取效率低的问题,提出基于粒子群的多目标运动优化策略,并通...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 Delta机器人国内外研究状况
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 任务描述与研究方案设计
2.1 任务描述
2.2 研究方案设计
2.2.1 总体设计思路
2.2.2 实施步骤
2.3 本章小结
第三章 Delta机器人运动学分析
3.1 Delta机器人运动学建模
3.1.1 Delta机器人结构特性及工作原理
3.1.2 Delta机器人运动学建模
3.2 Delta机器人运动学位置分析
3.2.1 位置逆解分析
3.2.2 位置正解分析
3.2.3 算例验证
3.3 雅可比矩阵及加速度分析
3.3.1 机器人雅可比矩阵求解
3.3.2 末端执行器加速度分析
3.4 运动学中的奇异性分析
3.4.1 正运动学奇异位形
3.4.2 逆运动学奇异位形
3.4.3 组合奇异位形
3.5 本章小结
第四章 Delta机器人工作空间求解与路径规划研究
4.1 工作空间概述
4.2 影响工作空间因素
4.3 机器人工作空间求解
4.3.1 工作空间求解方法
4.3.2 Delta型并联机器人工作空间求解
4.3.3 可达工作空间的优化与仿真
4.4 笛卡尔空间中的插补算法
4.4.1 直线插补
4.4.2 圆弧插补
4.5 分拣路径规划研究
4.5.1 拾放操作路径分析
4.5.2 圆角矩形路径规划
4.6 本章小结
第五章 视觉系统整体标定与分拣策略研究
5.1 视觉系统整体标定
5.1.1 视觉系统的标定
5.1.2 视觉系统与传送带的标定
5.1.3 传送带与机器人的标定
5.2 图像处理
5.2.1 图像预处理
5.2.2 图像分割
5.2.3 图像特征提取
5.2.4 工件分类
5.3 目标物体动态跟踪抓取策略
5.4 多目标运动优化抓取策略
5.4.1 改进的粒子群算法
5.4.2 抓取路径最短模型
5.4.3 机器人平稳性最优模型
5.4.4 优化算法
5.5 本章小结
第六章 作业平台的搭建及实验验证
6.1 分拣平台控制系统结构概述
6.2 硬件设计
6.2.1 运动控制系统硬件
6.2.2 视觉系统硬件
6.3 软件设计
6.3.1 软件功能概述
6.3.2 界面设计
6.3.3 工业相机与机器人通讯
6.4 分拣作业平台的工作流程
6.5 实验与分析
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
附录
攻读学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3772382
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 Delta机器人国内外研究状况
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文主要研究内容
第二章 任务描述与研究方案设计
2.1 任务描述
2.2 研究方案设计
2.2.1 总体设计思路
2.2.2 实施步骤
2.3 本章小结
第三章 Delta机器人运动学分析
3.1 Delta机器人运动学建模
3.1.1 Delta机器人结构特性及工作原理
3.1.2 Delta机器人运动学建模
3.2 Delta机器人运动学位置分析
3.2.1 位置逆解分析
3.2.2 位置正解分析
3.2.3 算例验证
3.3 雅可比矩阵及加速度分析
3.3.1 机器人雅可比矩阵求解
3.3.2 末端执行器加速度分析
3.4 运动学中的奇异性分析
3.4.1 正运动学奇异位形
3.4.2 逆运动学奇异位形
3.4.3 组合奇异位形
3.5 本章小结
第四章 Delta机器人工作空间求解与路径规划研究
4.1 工作空间概述
4.2 影响工作空间因素
4.3 机器人工作空间求解
4.3.1 工作空间求解方法
4.3.2 Delta型并联机器人工作空间求解
4.3.3 可达工作空间的优化与仿真
4.4 笛卡尔空间中的插补算法
4.4.1 直线插补
4.4.2 圆弧插补
4.5 分拣路径规划研究
4.5.1 拾放操作路径分析
4.5.2 圆角矩形路径规划
4.6 本章小结
第五章 视觉系统整体标定与分拣策略研究
5.1 视觉系统整体标定
5.1.1 视觉系统的标定
5.1.2 视觉系统与传送带的标定
5.1.3 传送带与机器人的标定
5.2 图像处理
5.2.1 图像预处理
5.2.2 图像分割
5.2.3 图像特征提取
5.2.4 工件分类
5.3 目标物体动态跟踪抓取策略
5.4 多目标运动优化抓取策略
5.4.1 改进的粒子群算法
5.4.2 抓取路径最短模型
5.4.3 机器人平稳性最优模型
5.4.4 优化算法
5.5 本章小结
第六章 作业平台的搭建及实验验证
6.1 分拣平台控制系统结构概述
6.2 硬件设计
6.2.1 运动控制系统硬件
6.2.2 视觉系统硬件
6.3 软件设计
6.3.1 软件功能概述
6.3.2 界面设计
6.3.3 工业相机与机器人通讯
6.4 分拣作业平台的工作流程
6.5 实验与分析
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
参考文献
附录
攻读学位期间的研究成果
致谢
本文编号：3772382
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