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随着制造业的发展,机器人技术的应用越来越普遍,劳动成本的增高和制造业自动化、智能化的进程加快进一步加快了工业机器人的研究和应用。尤其在德国提出工业4.0之后,中国制造业对工业机器人的需求量急剧增加。尽管工业机器人在中国市场的销售量已经达到了世界之最,但仍未满足中国制造业对工业机器人的需求。中国工业机器人技术水平远远落后于国际水平,在中国销售的工业机器人大多从日本和欧洲进口而来。国产工业机器人的运行速度、重复定位精度、稳定性等各方面都不太成熟。一方面是机器人本体设计有待优化,另一方面机器人控制算法需要优化。本文针对六自由度工业机器人运动过程中的平稳性偏低和工业机器人自由曲线的插补速度较慢两项关键技术,以FANUC公司的六自由度工业机器人ARC Mate100为对象进行研究,研究结果为实际应用工作打下基础,对工业机器人的运动控制具有一定的理论指导意义。本文采用D-H参数法建立FANUC ARC Mate100的关节坐标系,在此基础上建立数学模型,进行运动学分析。利用MATLAB对FANUC ARC Mate100进行运动学仿真。研究了工业机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划,详细阐述了工业机器人在两种空间下轨迹规划的原理和实现方法,使用MATLAB分别对两种坐标系下的轨迹规划仿真分析。分析现有插补算法,提出一种综合变步长插补算法,利用MATLAB进行了插补运算和仿真。使用固高公司工业机器人控制平台控制FANUC ARC Mate100机器人对插补算法进行了验证。MATLAB运动仿真结果验证了对ARC Mate100运动分析的正确性;轨迹规划仿真的结果说明轨迹规划方法的可行性,从而进一步奠定了研究的基础;提出优化的变步长插补算法,根据自由曲线曲率半径的大小进行分段,分别进行定步长插补和变步长插补,进而大大减少了计算量。并利用MATLAB进行仿真,结果证明此方法在理论上是正确的;使用固高公司机器人控制系统控制FANUC ARC Mate100机器人完成自由曲线的运动,通过验证,进一步证明了变步长插补算法的可行性。