6R機(jī)械臂末端拖曳與剛度可視化仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人以其成本低、精度高、效率高和可擴(kuò)展性強(qiáng)等性能正廣泛應(yīng)用到工業(yè)領(lǐng)域。針對(duì)示教方式非便捷化，本文實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂拖曳仿真及實(shí)驗(yàn)，通過拖曳來示教機(jī)械臂。針對(duì)拖曳過程中高實(shí)時(shí)性，本文給出了基于機(jī)器人結(jié)構(gòu)與姿態(tài)矩陣正交的快速逆解方法。針對(duì)機(jī)械臂拖曳過程中剛度變化的問題，本文給出了機(jī)械臂末端剛度進(jìn)行可視化處理的方法?；诒疚奶岢龅睦碚摲椒ê图夹g(shù)，進(jìn)行了相應(yīng)的仿真和實(shí)驗(yàn)。論文主要內(nèi)容如下:
　　以新松SIASUN SR6C機(jī)器人為研究對(duì)象，

2、以D-H方法為基礎(chǔ)建立了工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，介紹了機(jī)器人的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)。使用微分變換的方法進(jìn)行了機(jī)器人雅可比矩陣的求解。
　　面向機(jī)械臂末端拖曳，提出了基于機(jī)器人結(jié)構(gòu)與姿態(tài)矩陣正交的快速逆解方法?；跈C(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)創(chuàng)建機(jī)器人連桿坐標(biāo)，可使部分連杼變換矩陣中的位置矩陣為零，從而為計(jì)算過程減少工作量?；跈C(jī)器人姿態(tài)矩陣正交，主要是在計(jì)算過程中利用正交矩陣的性質(zhì)，在求解中起到簡(jiǎn)化求解過程的作用。最后，通過與傳統(tǒng)逆解算法比較，能將每萬個(gè)

3、點(diǎn)的耗時(shí)從0.309ms減少到0.069ms，效率大大提高，完全滿足拖曳過程中實(shí)時(shí)性高的要求。通過仿真驗(yàn)證得出快速逆解方法的精確性相當(dāng)高，精度為:le-4 mm。
　　提出了6R機(jī)械臂末端拖曳過程剛度可視化技術(shù)。通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到機(jī)械臂的關(guān)節(jié)剛度，建立機(jī)器人靜剛度模型。通過機(jī)器人剛度性能評(píng)價(jià)引入機(jī)械臂末端剛度橢球，建立機(jī)器人剛度橢球模型。在離線編程軟件中將機(jī)械臂末端剛度通過剛度橢球進(jìn)行可視化處理，使操作人員有直觀感受。對(duì)機(jī)械臂拖

4、曳的原理進(jìn)行介紹，并在離線編程軟件上開發(fā)并實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂末端拖曳仿真實(shí)驗(yàn)。最后將兩者結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂拖曳過程中實(shí)時(shí)的機(jī)械臂末端剛度可視化。
　　最后，進(jìn)行了基于力傳感器的6R機(jī)械臂拖曳與剛度校核實(shí)驗(yàn)。基于力傳感器在6R機(jī)械臂上進(jìn)行力拖曳實(shí)驗(yàn)，通過拖曳過程中力大小變化來驗(yàn)證機(jī)械臂末端拖曳是否平緩。通過機(jī)械臂末端在不同位姿下受力變形量與在仿真中相應(yīng)位姿下受力變形量之間的關(guān)系，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較得到實(shí)際剛度與理論剛度之間的關(guān)系，從而進(jìn)行剛度校