双机器人协调搬运弱刚性构件技术研究

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本文面向双机器人搬运弱刚性构件的任务场景,在主从运动学协调的基础上,针对双机器人搬运系统的抓取规划问题、双机器人作用于构件的内力控制问题,进行了一定程度的研究,主要内容如下:双机器人运动学协调是抓取规划和内力控制问题研究的基础。本文分别对ER30-1900和ER20-1780型号的机器人进行了运动学分析和正逆解的求解,分别阐述了基于主从架构和面向对象的双机器人搬运运动学协调方法,阐述了获得双机器人基坐标系之间位姿矩阵的四点标定法,仿真验证了基于主从运动学协调方法规划的轨迹的正确性。为了优化双机器人搬运系统的性能,针对抓取规划问题,推导了多方面抓取规划指标的数学表达式,阐述了每个指标的物理意义,阐述了内点和遗传优化算法,仿真获得了有限点下的最优抓取点的组合,对比和分析了遗传和内点算法在解决全局抓取规划问题时的准确性和效率。为了提高双机器人搬运弱刚性构件的可靠性,针对内力控制问题,建立了基于虚拟连杆的内力模型,分析了内力产生的机理,在主从运动协调下,提出了基于自适应阻抗模型的从机器人单端调节的内力控制策略,仿真分析了此策略在不同内力和自适应阻抗参数下的控制效果。基于倍福Twin CAT3.1开发环境,研发了双机器人协调搬运弱刚性构件的控制系统,搭建了物理实验平台,实验验证了四点标定法、主从协调方法下规划的轨迹的正确性,表明了内力控制策略的优良性能。
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