一种协作机器人构型优化与动态特性分析
文献类型：学位论文
| 作者 | 田勇1,2
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| 答辩日期 | 2019-05-24 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 王洪光 |
| 关键词 | 协作机器人 构型 工作空间灵活度 刚柔耦合动力学模型 振动抑制 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Configuration Optimization and Dynamic Characteristic Analysis of a Collaborative Robot |
| 英文摘要 | 本文以提高协作机器人的灵活性为目标，对机器人构型进行分析与优化，并分析了机器人的动态特性，对机器人进行了振动抑制的研究。主要内容如下：协作机器人的构型分析及优化。首先对现有的协作机器人构型进行了对比分析，得到偏置的存在是导致构型差异的重要因素，利用编码的方式研究构型的演化过程，并对偏置进行了定义与分类；然后分析了机器人的运动性能，并对全局性能指标进行了改进，提出边界分布指标；最后通过Kriging模型建立偏置参数与机器人性能指标的数学模型，并以性能指标为优化目标，通过多目标优化对构型进行优化，得到了优化后的偏置参数。协作机器人的工作空间灵活度求解方法。首先通过服务球的定义及运动学正解得到机器人腕关节的位姿，利用是否存在相同的位姿来求解工作空间灵活度，并定义了协作机器人工作空间灵活度性能指标；然后与IK方法对比，并求解具有偏置构型的协作机器人工作空间灵活度，证明改进方法具有计算效率高、适用范围广的优点。协作机器人的刚柔耦合动力学建模及结构优化。首先同时考虑协作机器人的关节和连杆的柔性，利用有限元法建立柔性连杆的模型，将柔性关节简化为线性扭簧，通过拉格朗日法建立机器人的刚柔耦合动力学模型；然后通过动力学模型对机器人的固有频率进行求解，并以提高机器人固有频率为目标，对机器人的结构进行优化设计，提高了机器人的固有频率。协作机器人的振动抑制。首先研究机器人的动态特性，分析了不同轨迹、有无负载及关节、连杆的柔性对机器人振动的影响。然后介绍了轨迹规划方法进行机器人振动抑制的原理，并且对比了在位置层规划与加速度层规划进行振动抑制的优点与缺点。最后通过在位置层规划对机器人进行了振动抑制，并通过仿真实例验证了轨迹规划后的机器人振动明显减弱。实验平台的搭建及实验验证。首先介绍了协作机器人SHIR5的系统组成，并通过对机器人的运动性能进行检测，验证机器人的性能指标满足实验的可靠性要求；然后通过对机器人的固有频率测量以及振动抑制实验验证了机器人动力学模型及振动抑制方法的有效性。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 145页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/25159]  |
| 专题 | 工艺装备与智能机器人研究室 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 田勇. 一种协作机器人构型优化与动态特性分析[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2019. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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