工业机器人视觉定位系统及轨迹规划研究

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机器人技术是集机械学、控制理论、电子技术、传感技术、人工智能以及计算机技术等多学科于一体的高新技术,随着机器人技术研究的不断深入,工业机器人在自动化生产中得到了广泛的应用。  目前,机器人的主要研究领域有机器人定位技术、轨迹规划与优化技术、机器人运动学与动力学分析、机器人智能化、机器人控制语言与离线编程等,如何通过对机器人技术的研究以提高其性能与应用价值,是研究人员十分关注的内容。本文针对工业现场中对机器人定位精度与工作效率的要求,对机器人定位技术、轨迹规划与优化技术展开研究。引入视觉技术以提高机器人的定位精度;研究时间最优轨迹规划,以序列二次规划算法与遗传算法为优化手段,寻求机器人的最优时间序列,并运用ADAMS进行动力学仿真分析,主要研究内容包括:  1、构建机器人视觉定位系统,利用Eye-to-hand摄像机的标定结果以及视觉定位方法,将工件的位置信息转化为机器人工具坐标系下的标准偏移量,从而控制机器人完成定位装配任务。  2、基于三次样条曲线插值法,提出时间最优的轨迹规划方法,以机器人的轨迹执行总时间作为优化目标,在只考虑各关节速度约束条件下,利用序列二次规划算法得到最优轨迹,并在MATLAB环境下进行轨迹的仿真与分析。  3、提出三种不同关节运动学约束条件的优化方案,运用遗传算法求得三种方案下的最优解,并对比分析各优化方案下关节运动学参数仿真曲线的变化。  4、采用lagrange方法建立机器人系统的动力学方程式,并构建机器人的虚拟样机。提出两类时间最优的运动轨迹,基于ADAMS仿真分析两类运动轨迹下机器人的动力学特性,为机器人的驱动装置的设计与动力学优化设计提供一定的参考价值。
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