论文部分内容阅读
自主装配系统是未来智能制造的关键组成部分，它不仅能从根本上缓解人口老龄化带来的用工荒问题，而且能解决装配过程中人力参与导致的－－致性不好问题。本文针对自主装自己系统中宏机器人和微乎台的路径规划任务，采用行为动力学方法对宏机器人末端执行器在工作空间的路径进行规划仿真，采用胶囊包围体对其关节连杆进行碰撞检测，并利用极限环对微平台自主装配过程序列进行规划建模和仿真。 1.自主装配系统宏机器人工作空间路径规划建模与仿真。参考移动机器人行为-i)J力学模型，根据宏机器人的构型特点，分别提出并建立了宏机器人末端执行器位置运动和姿态运动的行为动力学路径规划模型，并结合竞争动力学模型对位置运动的趋向目标和躲避障碍行为进行协调：在此基础上，分别对静态和动态工作场景下的行为动力学路径规划模型进行了仿真验证。结果表明，在不考虑关节约束的情况下，行为动力学方法能够适应宏机器人的路径规划任务。 2.自主装配系统宏机器人关节空间的碰撞检测建模与仿真。宏机器人的末端执行器位姿是由一系列关节电机驱动连杆实现的，在工作场景中的避障不仅仅是末端执行器的避障，还需要考虑关节连杆的避障。首先，建立宏机器人的关节连杆坐标系，在此基础上进行正逆运动学分析：其次，基于ODE开源物理引擎函数库建立工作场景：最后，运用ODE平台胶囊体对宏机器人关节连杆和工作场景中障碍物进行包络，进行了碰撞仿真分析。结果表明，基于ODE平台的宏机器人关节连杆胶囊包络体能够有效地检测到可能发生的碰撞。 3.微乎台自主装配过程序列建模与分析。自主装配过程是指轴孔能够依据其系统感知到的信息，自主进行调整完成任务。对传统轴孔自动装配过程中存在的缺陷进行了分析，并针对轴孔的实际中心线不存在的情况，受动力系统中在演化过程中出现的周期轨现象的启发，提出基于极限环动力系统的微平台自主装配过程序列模型，并在此基础上进行了仿真分析。结果表明，基于极限环的微平台轴孔自主装配过程序列模型理论上可行。 4.进行了宏机器人行为动力学路径规划实验。根据现有的实验条件，设计了平面二维行为动力学方法规划路径，并通过TCP/IP通讯将规划出的路径指令发至宏机器人进行实际验证。结果表明，宏机器人实际执行轨迹和行为动力学方法规划的路径存在一定的差距，整体上基本一致，行为动力学路径规划方法确实可以应用到宏机器人的工作空间路径规划任务上。