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随着机器人技术的飞速发展,双臂模块化机器人引起了越来越多的国内外学者的兴趣。模块化机器人的构型具有多样性,从而对复杂环境更具有适应能力。双臂机器人能完成单臂机器人所不能完成的复杂任务,如搬运、装配、操作大型物体。因此,双臂模块化机器人比单机器人有着更多的优越性,其研究也具有十分重要的现实意义。目前,国内外正对其展开深入研究。本文以PowerCube模块化机器人为对象,开展了两模块化机器人的协调操作研究,并完成了具体的协调操作任务。
首先,对模块化机器人进行了运动学分析。建立了模块化机器人的运动学模型,给出了机器人的位姿正解和位姿反解,并对位姿反解进行了仿真。在此基础上,求解了模块化机器人的雅可比矩阵,确定了奇异点位置,分析了其速度和加速度。
然后,对模块化的工作空间进行了分析。利用解析法和数值法对单机器人的工作空间进行了解析,并求出了工作空间的极限位置。同时,计算了双臂机器人的协作工作空间。
接着,分析了实验系统的硬件和软件。对optotrak三维测量系统与PowerCube模块化机器人之间的数据传输进行了研究,并用拾放操作实验来验证了数据传输的可靠性。
最后,在前面研究的基础上,对两模块化机器人的协调操作进行了研究。分析了协调操作运动约束方程,利用RMRC控制来进行末端位姿调整,从实验上实现了螺栓装配的协调操作。