随着工业机器人应用场景的不断拓宽,机器人操作任务越来越复杂,基于传统的人机交互模式下的机器人工作单元布局难以满足人们的多方面需求。而目前的机器人工作单元布局应用中,只考虑机器人工作空间大小,不考虑机器人工作空间灵活性分布情况的布局,难以适应现代化的生产要求;对于任务分配不均衡的双机器人工作单元,优化机器人的运动轨迹来提高工作单元整体的加工效率效果一般;对于任务轨迹固定的机器人工作单元,通过优化机器人运动轨迹参数的方式来降低机器人运行能耗效果有限;针对双机器人工作单元布局的若干关键技术进行研究,主要研究内容如下:首先针对双机器人工作单元存在多个基坐标系的情况,先介绍了空间点在不同机器人基坐标系下的坐标变换知识。接着以IRB1600机器人为研究对象,建立其连杆坐标系,获得其D-H参数,通过连杆变换矩阵求得机器人末端位姿。传统解析法求解机器运动学逆解存在多种解的问题,采用牛顿—拉夫逊迭代法求解,保证逆解的唯一性。研究基于灵活性分析的双机器人工作单元布局优化。基于蒙特卡洛思想建立机器人工作空间模型,分析机器人工作空间的大小;其次,利用灵活度参数对机器人末端灵活程度进行量化,在此基础上使用服务球理论对机器人工作空间内某点的灵活性进行可视化表达;通过优化加工区域整体灵活度评估值,确定双机器人工作单元的布局。研究基于重合率的双机器人工作单元布局优化。针对双机器人工作单元内的设备进行数学建模,同时建立其约束方程;使用重合率指标对双机器人在工件上的重合区域进行量化;以重合率最大为目标,将多机器人工作单元布局优化问题简化为非线性问题,使用遗传算法进行求解,从全局范围寻求最优位置解;针对原始布局状态下存在任务分配不均衡,加工效率不高的情况,通过布局优化使得任务分配趋于均衡,进而达到提高单元整体工作效率的目的。研究基于关节能耗评估的双机器人工作单元布局优化。根据牛顿-欧拉和拉格朗日法分别建立机器人动力学模型;针对实际的工作场景,建立机器人关节能耗评估模型,简化机器人运动能耗的求解;以机器人关节评估值为指标,分析摩擦力矩,驱动力矩,工作单元布局对机器人运行能耗的影响;在满足工作单元必要约束条件下,通过工作单元的布局优化达到降低机器人运动能耗的目的。