基于位姿识别的五轴机器人喷涂控制系统开发研究
发布时间：2023-04-02 07:13
随着工业机器人技术逐渐成熟,使用机器人喷涂,不仅能够避免喷涂对工作人员的伤害,提升喷涂的效率,并且喷涂厚薄均匀,而不会像人工喷涂一样不均匀。现代喷涂行业越来越多地使用机器人进行喷涂,但大多数被国外企业垄断,喷涂机器人的技术上无法与国外竞争,因此就需要一种能够较好复现喷涂轨迹的自主研发喷涂机器人。本文的主要研究工作及思路包括:针对具体实验工件及喷涂需求,完成五轴喷涂机器人机械构造设计,利用SolidWorks进行三维建模。利用D-H法则进行喷涂机器人的运动学分析,建立其运动学模型,确认连杆参数,通过齐次变换矩阵求解出喷涂机器人的正、逆解,通过MATLAB机器人工具箱进行后三轴建模及正反解验算。同时搭建硬件环境,根据参数计算所需的伺服电机,对控制所需的运动板卡、伺服电机驱动器、传感器等进行选型。围绕五轴喷涂机器人喷枪末端复现示教轨迹的目的,利用LabVIEW软件完成五轴机器人控制程序的编写,并且进行人机交互界面设计。梳理机械手的喷涂流程,即完成一块工件复现喷涂所要进行的步骤,针对每一步编写程序。同时完成底层控制框架搭建,实现电机控制,查看各轴状态,设定限位等功能。本课题主要特点及技术关键为...
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外喷涂机器人发展状况
1.2.1 喷涂机器人本体研究现状
1.2.2 喷涂机器人控制研究现状
1.3 本课题主要研究内容
第二章 喷涂机械手机械结构设计
2.1 喷涂需求及流程设计
2.1.1 喷涂机器人实验对象及需求
2.1.2 喷涂机器人流程
2.2 喷涂机器人机械结构
2.2.1 X、Y、Z轴结构设计
2.2.2 A、B轴结构设计
2.3 五轴喷涂机器人运动学求解
2.3.1 连杆描述
2.3.2 D-H运动法
2.3.3 运动学正解
2.3.4 运动学逆解
2.3.5 五轴机器人运动学应用
2.4 MATLAB运动学仿真
2.5 本章小结
第三章 喷涂机器人控制环境搭建
3.1 电机控制系统总体硬件结构
3.2 运动控制卡
3.3 电机选择
3.3.1 X轴同步带电机计算
3.3.2 Y轴同步带电机计算
3.3.3 Z轴丝杠电机计算
3.3.4 A轴与B轴电机选型
3.4 其他控制所需元器件选择
3.4.1 光电开关选型
3.4.2 接近开关选型
3.5 本章小结
第四章 喷涂机器人控制模块
4.1 底层板卡控制模块
4.1.1 板卡控制电机初始化
4.1.2 配置文件的加载
4.2 基础电机运动模块
4.2.1 读取CSV文件
4.2.2 电机行走路程获取
4.2.3 单轴运动模式
4.3 控制功能模块
4.3.1 动态跟随功能
4.3.2 位姿识别矫正功能
4.3.3 插补与轨迹记录功能
4.3.4 PID控制功能
4.3.5 人机交互界面设计
4.4 本章小结
第五章 五轴喷涂机器人与二次开发六轴机械手比较
5.1 轨迹命令及与五轴机器人对比
5.2 XYZ角转ZYZ欧拉角
5.2.1 XYZ固定角坐标系
5.2.2 ZYZ欧拉角
5.3 控制命令开发及其存在问题
5.3.1 控制开发及与五轴比较
5.3.3 六轴机械手较与五轴喷涂机器人存在的问题
5.4 本章小结
第六章 喷涂机器人实验
6.1 实验设计
6.1.1 实验环境
6.1.2 实验仪器
6.1.3 实验思路
6.2 点重复精度实验
6.2.1 实验目的及方式
6.2.2 实验结果及分析
6.3 轨迹控制实验
6.3.1 实验目的及方式
6.3.2 实验结果及分析
6.4 复现实验
6.4.1 实验目的及方式
6.4.2 实验结果及分析
6.5 工件姿态偏移矫正实验
6.5.1 实验目的及方式
6.5.2 实验结果及其创新性分析
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
学位论文数据集
本文编号：3778797
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外喷涂机器人发展状况
1.2.1 喷涂机器人本体研究现状
1.2.2 喷涂机器人控制研究现状
1.3 本课题主要研究内容
第二章 喷涂机械手机械结构设计
2.1 喷涂需求及流程设计
2.1.1 喷涂机器人实验对象及需求
2.1.2 喷涂机器人流程
2.2 喷涂机器人机械结构
2.2.1 X、Y、Z轴结构设计
2.2.2 A、B轴结构设计
2.3 五轴喷涂机器人运动学求解
2.3.1 连杆描述
2.3.2 D-H运动法
2.3.3 运动学正解
2.3.4 运动学逆解
2.3.5 五轴机器人运动学应用
2.4 MATLAB运动学仿真
2.5 本章小结
第三章 喷涂机器人控制环境搭建
3.1 电机控制系统总体硬件结构
3.2 运动控制卡
3.3 电机选择
3.3.1 X轴同步带电机计算
3.3.2 Y轴同步带电机计算
3.3.3 Z轴丝杠电机计算
3.3.4 A轴与B轴电机选型
3.4 其他控制所需元器件选择
3.4.1 光电开关选型
3.4.2 接近开关选型
3.5 本章小结
第四章 喷涂机器人控制模块
4.1 底层板卡控制模块
4.1.1 板卡控制电机初始化
4.1.2 配置文件的加载
4.2 基础电机运动模块
4.2.1 读取CSV文件
4.2.2 电机行走路程获取
4.2.3 单轴运动模式
4.3 控制功能模块
4.3.1 动态跟随功能
4.3.2 位姿识别矫正功能
4.3.3 插补与轨迹记录功能
4.3.4 PID控制功能
4.3.5 人机交互界面设计
4.4 本章小结
第五章 五轴喷涂机器人与二次开发六轴机械手比较
5.1 轨迹命令及与五轴机器人对比
5.2 XYZ角转ZYZ欧拉角
5.2.1 XYZ固定角坐标系
5.2.2 ZYZ欧拉角
5.3 控制命令开发及其存在问题
5.3.1 控制开发及与五轴比较
5.3.3 六轴机械手较与五轴喷涂机器人存在的问题
5.4 本章小结
第六章 喷涂机器人实验
6.1 实验设计
6.1.1 实验环境
6.1.2 实验仪器
6.1.3 实验思路
6.2 点重复精度实验
6.2.1 实验目的及方式
6.2.2 实验结果及分析
6.3 轨迹控制实验
6.3.1 实验目的及方式
6.3.2 实验结果及分析
6.4 复现实验
6.4.1 实验目的及方式
6.4.2 实验结果及分析
6.5 工件姿态偏移矫正实验
6.5.1 实验目的及方式
6.5.2 实验结果及其创新性分析
6.6 本章小结
第七章 结论与展望
7.1 结论
7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
学位论文数据集
本文编号：3778797
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