基于力反饋的宏微機(jī)器人軸孔裝配策略研究.pdf

1、伴隨著機(jī)器人裝配技術(shù)的不斷改進(jìn)提高，雖已實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的力伺服控制，但控制精度仍顯不足使得裝配效率不高，而實(shí)現(xiàn)智能裝配、協(xié)作裝配技術(shù)取得突破是“中國制造2025”提出的具體要求，因此如何實(shí)現(xiàn)快速、高效的智能裝配迫在眉睫。本文主要圍繞基于力反饋的宏微機(jī)器人軸孔裝配策略展開研究，為最終實(shí)現(xiàn)宏微裝配機(jī)器人的力伺服控制打下基礎(chǔ)。
　　1.并聯(lián)微平臺運(yùn)動學(xué)正逆解分析。首先，確定了并聯(lián)微平臺的位置和姿態(tài)描述，依據(jù)動、靜平臺的矢量關(guān)系推出并聯(lián)機(jī)器

2、人運(yùn)動學(xué)逆解方程，通過z-y-x歐拉角法則求解出微平臺的逆解；然后，采用基于位置反解的桿長迭代法來求解并聯(lián)機(jī)器人位置正解，并通過實(shí)例對其運(yùn)動學(xué)正逆解進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證。結(jié)果表明，并聯(lián)微平臺的驅(qū)動桿可快速地逼近已知桿長，適用于實(shí)時(shí)控制和理論分析。
　　2.軸孔裝配的理論研究。首先，分析了軸孔裝配過程，對軸孔接觸狀態(tài)進(jìn)行了劃分，重點(diǎn)對軸孔三點(diǎn)接觸模型分別進(jìn)行了力學(xué)分析和幾何分析；然后，結(jié)合螺旋理論和虛功原理對軸孔裝配過程中可能出現(xiàn)的各種接

3、觸狀態(tài)進(jìn)行了判別，并給出了力傳感器坐標(biāo)系與軸孔接觸坐標(biāo)系的變換矩陣關(guān)系；最后，給出了軸孔裝配方案。
　　3.基于改進(jìn)人工勢場法的末端執(zhí)行器路徑規(guī)劃。為使裝配機(jī)器人末端執(zhí)行器具有良好的柔性，對傳統(tǒng)人工勢場法的斥力勢函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)；然后，在Visual Studio2010平臺上建立了機(jī)器人末端執(zhí)行器的路徑規(guī)劃仿真平臺，并進(jìn)行了機(jī)器人單一障礙物和多障礙物環(huán)境中的路徑規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明經(jīng)典人工勢場法存在的目標(biāo)不可達(dá)問題得到了解決，驗(yàn)

4、證了改進(jìn)的人工勢場法的有效性和實(shí)用性。
　　4.微平臺末端位姿調(diào)整策略規(guī)劃與運(yùn)動學(xué)仿真。首先，通過對六維力傳感器反饋的力信息分析得到了裝配力矢量在傳感器中的6個分量，并推導(dǎo)出了其位姿求解公式；然后，基于解耦的六維力信息，提出了微平臺末端位姿的調(diào)整策略；最后，通過對并聯(lián)微平臺結(jié)構(gòu)的分析，運(yùn)用參數(shù)化和模塊化設(shè)計(jì)思想，基于Matlab/SimMechanics建立了微平臺的物理仿真模型，結(jié)合Simulink給定微平臺的運(yùn)動軌跡實(shí)現(xiàn)并聯(lián)微