MD码垛机器人加减速控制算法研究及实现

来源 :盐城工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:YINGWU2008
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随着科学技术的不断发展,航空航天、化工等行业对码垛机器人使用越来越多,对码垛工作过程中的运动平稳性与码垛效率的要求越来越高,要实现平稳高效的码垛,加减速控制算法是不可或缺的重要部分。但现有加减速控制算法在算法运行过程存在加速度或者加加速度值突变,从而导致码垛过程中产生较大的冲击与振动,不利于货物的抓取与运输;同时由于现有算法计算复杂,耗时较长,降低了码垛效率。针对上述问题,本文在深入研究现有几种加减速控制算法的基础上,提出基于正弦函数的五段S曲线柔性加减速控制算法。在保证码垛机器人运动平稳性的前提下,实现高效率的码垛。首先,从码垛机器人机械结构、码垛路径、码垛需求、加减速控制算法这四个方面对具体的码垛工况进行分析。通过对其机械结构的分析,确定机器人的码垛路径,通过码垛需求分析,确定了相关运动参数和码垛任务需求,为下文加减速控制算法的研究提供最大加加速度、加速度和速度约束。通过对常用的加减速算法的仿真研究,针对码垛运动平稳性与效率,分析了各种算法的优缺点。其次,针对现有加减速控制算法的不足进行改进,提出基于正弦函数的五段S曲线柔性加减速控制算法,并构建了该加减速控制算法的加加速度、加速度、速度、位移函数表达式;对算法运行过程中可能发生的各种情况进行详细阐述,并结合牛顿迭代法进行算法规划,实现平稳高效码垛。最后,通过Matlab仿真软件将梯形加减速、S曲线加减速、三次S曲线加减速、正矢曲线加减速与五段S曲线柔性加减速控制算法进行仿真对比;并在Matlab\Simulink环境中建立五段S曲线柔性加减速控制算法、正矢曲线算法、S曲线算法的Simulink仿真模型,进行速度、加速度仿真对比。研究表明:五段S曲线柔性加减速控制算法能够实现加加速度、加速度曲线光滑连续,提高了码垛机器人的运动平稳性;算法简单,易于实现,可根据始末速度不同、路径段长度不同自适应地进行算法规划,提高了码垛效率。
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