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  • 六自由度机器人

    2015-10-20 10:29:57
    六自由度机器人,机器人自由度介绍,工业机器人应用和前景
  • 这是一份MATLAB六自由度机器人源程序,希望能帮助更多的朋友
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    热门讨论 2011-11-13 22:44:42
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    ZN-IOR03六自由度机器人实训系统
    一、概述:
    机器人已广泛应用于汽车与汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域。在工业生产中,弧焊机器人,点焊机器人,喷涂机器人及装配机器人等都被大量使用。
    ZN-IOR03六自由度机器人实训系统由机器人和作业对象及环境共同组成的,其中包括机器人机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成,其实际上是一个典型的机电一体化系统,其工作原理为:控制系统发出动作指令,控制驱动器动作,驱动器带动机械系统运动,使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态,实施一定的作业任务。末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统,控制系统把实际位姿与目标位姿相比较,发出下一个动作指令,如此循环,直到完成作业任务为止。
    我公司生产的六自由度工业机器人为6轴垂直多关节型,具有节省空间、高速动作时的轨迹精度高、轨迹流畅、动作速度高、动作范围广、安全可靠等特点,在工业上可进行弧焊、点焊、切割、搬运等。
    在这里插入图片描述
    二、装置特点:
    ZN-IOR03六自由度机器人实训装置采用三菱工业机器人;模拟机器人有工业现场的工作环境以及状态(散件组装成品,拿取等)。试验台采用工业铝合金型材板,并有开放式T型槽设计,十分方便拆卸以及任意添加元器件。所有元器件均采用进口高品质元件(气动元器件采用SMC等),以保证运行状态稳定。本装置主要模拟机器人装配控制。由供料单元1提供一个圆形中间有孔的工件,当工件送出后,机器人将其快速抓取到装备单元,如果工件的圆形孔朝下,需要将工件进行180度翻转放好;由供料单元2提供一个圆柱形工件,当工件送出后,机器人将其抓取送到装备单元,将其放入1单元提供的工件孔中,完成装配。*后将装配好的工件e用传送带移至存放区,存放时按顺序排好工件。
    三、技术参数:
    1、工作电源:单相三线AC220V±10 50HZ
    2、整机功率:<1kVA
    3、外型尺寸:2000×1200×1640mm
    4、气源压力:0.4MPa
    5、工作环境:温度-5℃-40℃
    6、湿度:85%(25℃)
    7、海拔:4000m
    四、设备结构与组成
    ZN-IOR03型 六自由度机器人实训平台由三菱RV-2SD六自由度工业机器人系统、可编程控制器(PLC)系统、工具换装单元、四工位供料单元、输送单元、直线输送单元、工件组装单元、立体仓库单元、废品回收框、各类工件、型材实训桌、型材电脑桌等组成。
    五、实训项目
    1、工业机器人示教单元使用
    2、工业机器人软件使用
    3、工业机器人基本指令操作与位置点设置
    4、工业机器人工件的跟踪抓取
    5、工业机器人成品组装与入库
    6、PLC程序编程与调试

    展开全文
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    ZN-800AJY六自由度机器人实训系统
    一、概述:
    机器人已广泛应用于汽车与汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电器行业、橡胶及塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等领域。在工业生产中,弧焊机器人,点焊机器人,喷涂机器人及装配机器人等都被大量使用。
    机器人系统由机器人和作业对象及环境共同组成的,其中包括机器人机械系统、驱动系统、控制系统和感知系统四部分组成,其实际上是一个典型的机电一体化系统,其工作原理为:控制系统发出动作指令,控制驱动器动作,驱动器带动机械系统运动,使末端操作器到达空间某一位置和实现某一姿态,实施一定的作业任务。末端操作器在空间的实时位姿由感知系统反馈给控制系统,控制系统把实际位姿与目标位姿相比较,发出下一个动作指令,如此循环,直到完成作业任务为止。
    我公司生产的六自由度工业机器人,为6轴垂直多关节型,具有节省空间、高速动作时的轨迹精度高、轨迹流畅、动作速度高、动作范围广、安全可靠等特点,在工业上可进行弧焊、点焊、切割、搬运等。
    在这里插入图片描述
    二、装置特点:
    实验装置采用三菱工业机器人;模拟机器人有工业现场的工作环境以及状态(散件组装成品,拿取等)。试验台采用工业铝合金型材板,并有开放式T型槽设计,十分方便拆卸以及任意添加元器件。所有元器件均采用进口高品质元件(气动元器件采用SMC等),以保证运行状态稳定。本装置主要模拟机器人装配控制。由供料单元1提供一个圆形中间有孔的工件,当工件送出后,机器人将其快速抓取到装备单元,如果工件的圆形孔朝下,需要将工件进行180度翻转放好;由供料单元2提供一个圆柱形工件,当工件送出后,机器人将其抓取送到装备单元,将其放入1单元提供的工件孔中,完成装配。*后将装配好的工件e用传送带移至存放区,存放时按顺序排好工件。
    三、技术参数:
    工作电源:单相三线AC220V±10 50HZ
    整机功率:<1kVA
    外型尺寸:2000×1200×1640mm
    气源压力:0.4MPa
    工作环境:温度-5℃-40℃
    湿度:85%(25℃)
    海拔:4000m
    四、设备结构与组成
    该实训平台由三菱RV-2SD六自由度工业机器人系统、可编程控制器(PLC)系统、工具换装单元、四工位供料单元、输送单元、直线输送单元、工件组装单元、立体仓库单元、废品回收框、各类工件、型材实训桌、型材电脑桌等组成。
    五、实训项目
    1、工业机器人示教单元使用
    2、工业机器人软件使用
    3、工业机器人基本指令操作与位置点设置
    4、工业机器人工件的跟踪抓取
    5、工业机器人成品组装与入库
    6、PLC程序编程与调试

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  • 此资源包括机器人或机械臂逆运动学轨迹规划matlab代码,由空间中三维坐标反求轴角度值,基于6自由度关节机器人,在matlab环境上已验证,可直接建立工程运行。
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    在Jungle的上一篇博客里简单介绍了机器人位姿描述与坐标变换的基本知识(矩阵)其中关键点之一是变换算子的左乘和右乘:

    • 变换算子左乘:表示该变换是相对固定坐标系变换
    • 变换算子右乘:表示该变换是相对动的坐标系(新坐标系)变换。

    这一节里Jungle将在上一篇文章和变换算子的基础上,总结一下在机器人运动学分析里面,机器人关节坐标系变换关系。

    1.简介

    以六自由度工业机器人(6R)为例,由六个关节组成,每个关节具备一个旋转自由度。相邻相关节由一根连杆连接。这里上一张机器人学里的经典图

    这是相邻两个连杆i-1和连杆i,以及关节坐标系O$_{i-1}$X$_{i-1}$Y$_{i-1}$Z$_{i-1}$O$_{i}$X$_{i}$Y$_{i}$Z$_{i}$。连杆i-1长度为a$_{i-1}$,连杆i-1和连杆i轴线(Z轴)扭角为\alpha $_{i-1}$,两关节距离为d $_{i}$,关节转角为\theta $_{i}$。(这部分知识是机器人D-H建模,相关知识参考https://blog.csdn.net/sinat_21107433/article/details/78937391

    2.变换关系

    由上图可以看到,由关节i-1变换到关节i,经历的变换与四个参数有关,即a$_{i-1}$\alpha $_{i-1}$d $_{i}$\theta $_{i}$。变换顺序即内容如下:

    • X$_{i-1}$轴旋转\alpha $_{i-1}$
    • 沿X$_{i-1}$轴移动a$_{i-1}$
    • Z$_{i}$轴旋转\theta $_{i}$
    • Z$_{i}$轴移动d $_{i}$

    这几个变换都是相对运动坐标系的变换(并不是相对于绝对坐标系的变换,因为关节时刻在运动,即关节坐标系时刻在运动),因此,上述变换算子依次右乘:

     根据上述变换公式,以及机器人的D-H参数,可以得到机器人6个关节每相邻两个关节之间的变换关系矩阵_{0}^{1}\textrm{T}_{1}^{2}\textrm{T}_{2}^{3}\textrm{T}_{3}^{4}\textrm{T}_{4}^{5}\textrm{T}_{5}^{6}\textrm{T},并且可以得到从机器人基坐标系到末端坐标系(法兰盘坐标系)的变换关系:

     3.机器人工具TCP

    机器人末端关节是法兰盘,实际应用中会安装各式各样的工具,比如焊枪,铣刀,抓手等。机器人正式加工之前,首先要通过示教器对工具进行标定,现有的方法一般是五点法、四点法,即操作机器人工具以5个(4个)不同的姿态去到达同一个点,每个点对应机器人的一组位姿参数,机器人根据这几组位姿参数会自动计算出工具TCP到法兰盘坐标系原点的位姿变换参数x,y,z,rx,ry,rz.

    这里说到的TCP,是(Tool Center Point,工具中心点)的简称,也是工具坐标系TCS(Tool Coordinate System)的原点。焊枪的TCP是枪的尖端,铣刀的TCP是铣刀刀尖端。

    因此,在第二节的关系式里再加上工具变换关系。可以得到从机器人基坐标系到工具TCP的变换关系:

    结合本文和上一篇博文 机器人位姿描述与坐标变换,再去看Jungle之前的两篇文章:


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    一、2020年知网论文统计
    1.刘劲松. 基于时间最优的六轴关节机械手轨迹规划研究[D].湖北工业大学,2020.
    创新点:遗传算法+粒子群处理时间最优
    基本方法:样条插值/笛卡尔空间规划/matlab进行仿真
    背景:纯算法

    2.高增辅. 基于示范行为的机械臂轨迹规划算法[D].山东大学,2020.
    创新点:用神经网络让机械臂学习人的轨迹行为
    基本方法:视觉伺服/行为示范
    背景:纯算法

    3.倪瑞. 六自由度协作机器人建模与分析[D].青岛大学,2020.
    创新点:速度雅克比矩阵/力雅克比矩阵
    基本方法:微分运动学/动力学分析/正弦启停算法/matalb
    背景:纯算法

    4.宋花. 六自由度机械臂轨迹跟踪控制[D].内蒙古科技大学,2020.
    创新点:自适应算法进行轨迹跟踪控制
    基本方法:蒙特卡洛法/动力学分析/笛卡尔空间轨迹规化
    背景:纯算法

    5.石何斌. 石材复合切割机器人路径的视觉识别与轨迹规划研究[D].广州大学,2020.
    创新点: 图像处理→选择工作模式
    基本方法:基于matlab仿真/笛卡尔空间/多种姿态切换
    背景:锯切和水刀切割双重功能的石材复合切割机器人系统

    6.葛亮君. 断路器柔性装配机器人动力学建模及其轨迹优化控制研究[D].温州大学,2020.
    创新点: 粒子群进行双重寻优
    基本方法:三次样条插值 /速度加速度约束
    背景:断路器柔性装配机器人

    7.李文飞. 机器人相贯线焊缝焊接轨迹规划方法研究[D].江西理工大学,2020.
    创新点: 低速度波动率的插补点参数求解方法
    基本方法:NURBS曲线拟合 /速度加速度约束/遗传算法求解流程
    背景:相贯线焊缝焊接机器人

    8.王海涛. 考虑动力学特性的工业机器人运动轨迹最优化研究[D].山东大学,2020.
    创新点:动力学约束/遗传算法和SQP混合最优控制
    基本方法:时间最优轨迹规划 /五次B样条
    背景:纯算法

    9.张乾. 六自由度移摆送料机器人轨迹规划及参数优化[D].济南大学,2020.
    创新点: 遗传算法进行逆运动学求解最优化
    基本方法:五次非均匀B样条插值 / 参数优化
    背景:移摆送料机器人

    10.赵天成. 基于激光传感器的墙面喷涂机器人运动控制技术研究[D].长春理工大学,2020.
    创新点: 自适应运动控制和滑模变结构控制方法
    基本方法:激光传感器+墙面点云数据
    背景:墙面喷涂机器人

    11.郑招丰. 雷管抓取机器人的防爆设计及轨迹规划研究[D].长春理工大学,2020.
    创新点:对五次B样条时间-加加速度优化轨迹
    基本方法:五次B样条插值 /粒子群处理多目标优化问题
    背景:雷管抓取机器人

    12.李星辉. 自动充电机器人插拔过程轨迹规划和柔顺控制技术[D].哈尔滨工业大学,2020.
    创新点:快速搜索随机树
    基本方法:ikfast逆解算法/弧线过渡的空间连续直线
    背景:自动充电插拔机器人

    13.赵聪慧. 模块化机械臂构型优化及轨迹规划方法研究[D].中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所),2020.
    创新点:模块化机械臂
    基本方法:多目标遗传算法/牛顿欧拉迭代法
    背景:纯算法

    14.刘飞. 机器人焊接精确轨迹规划的研究[D].苏州大学,2020.
    创新点:
    基本方法:多种样条插值进行对比→五次B样条插值
    背景:焊接机器人

    15.孙振. 基于机器视觉的焊缝提取与轨迹规划方法研究[D].广东工业大学,2020.
    创新点:高效平稳的通用S型速度规划器
    基本方法:位姿分离的逆运动学求解/蒙特卡卡洛法求解工作空间/焊缝图像识别
    背景:焊接机器人

    16.叶子涵. 基于视觉和动态运动基元的机器人抓取轨迹规划研究[D].广东工业大学,2020.
    创新点: 动态运动基元
    基本方法:目标检测/示教学习
    背景:纯算法

    17.邢坤鹏. 面向两级协同测量机器人的轨迹规划方法研究[D].哈尔滨工业大学,2020.
    创新点:两级测量
    基本方法:四元数球形线性插值/NURBS曲线/kinet传感器
    背景:产品三维检测链

    18.熊梦强. 机器人力位混合控制磨抛关键技术研究[D].长春理工大学,2020.
    创新点:力位混合控制→实现恒力磨抛
    基本方法:NURBS曲线拟合/模糊PID/曲面磨抛
    背景:磨抛机器人

    19.葛向军. 基于PLCopen的焊接机器人轨迹优化策略研究[D].合肥工业大学,2020.
    创新点:粒子群算法优化控制器参数
    基本方法:蒙特卡洛法/V-REP仿真软件
    背景:焊接机器人

    20.肖佳栋. 机器人时间最优轨迹规划及力控制方法的研究[D].华南理工大学,2020.
    创新点:时间最优轨迹规划方法NI-like/SARSA算法
    基本方法:自适应迭代学习力位混合曲面恒力跟踪及控制
    背景:磨削机器人

    21.王康. Hilbert曲线引导的摆线抛光轨迹规划与参数控制[D].华南理工大学,2020.
    创新点:复杂轨迹的控制参数组合优化和进给速度优化算法
    基本方法:Hilbert曲线/人工神经网络+遗传算法处理控制器参数
    背景:机器人抛光工艺

    22.张亚南. 基于双目视觉的工业机器人轨迹规划算法研究[D].重庆邮电大学,2020.
    创新点:粒子群+神经网络处理逆运动学求解问题
    基本方法:双目视觉/多项式插补/没做仿真
    背景:纯算法

    23.丁云鹏. 关节型重载搬运机器人最小能耗控制系统设计[D].宁夏大学,2020.
    创新点:能耗最小优化
    基本方法:五段S型曲线改进算法/力矩反馈控制策略
    背景:重载搬运机器人

    24.何建成. 基于粒子群算法多目标机械臂轨迹规划研究[D].南华大学,2020.
    创新点:粒子群进行多目标优化
    基本方法:正逆运动学/多项式插值
    背景:纯算法

    25.段伟雄. 拆除机器人工具对接过程轨迹规划与实时监测研究[D].南华大学,2020.
    创新点:几何法+解析法求解
    基本方法:蒙特卡洛法/几何析求解逆运动学/分段线性插值
    背景:拆除机器人生产线

    26.何苏雅. 液晶屏机器人搬运系统设计及轨迹优化[D].广东工业大学,2020.
    创新点:改进遗传算法处理时间-冲击的多目标优化
    基本方法:基本运动学算法/改进遗传算法处理时间-冲击的多目标优化
    背景:液晶屏搬运机器人

    27.孙景慧. 医疗转运机器人路径规划及其手臂轨迹规划[D].大连理工大学,2020.
    创新点:双臂协作
    基本方法:蒙特卡洛法/五次多项式插值/matlab仿真
    背景:医疗转运机器人

    28.孙增光. 基于图像处理的机器人焊接智能制造技术研究[D].山东理工大学,2020.
    创新点:焊接温度场云图
    基本方法:五次多项式插值/图像处理
    背景:焊接机器人

    29.杨忠瑞. 工业机器人的运动学与轨迹规划研究[D].西华大学,2020.
    创新点:NSGA-II 处理效率最优和冲击最优的多目标优化问题
    基本方法:五次非均匀B样条
    背景:纯算法

    30.张金明. 串联机械臂关节构型与综合最优轨迹规划研究[D].哈尔滨理工大学,2020.
    创新点:遗传算法求解时间节点问题
    基本方法:414多项式插值/遗传算法求解时间节点问题
    背景:纯算法

    31.丁阳. 汽车铝轮毂去毛刺机器人轨迹规划研究[D].江苏大学,2020.
    创新点:粒子群进行时间优化
    基本方法:比较三种插值方法→选出5次非均匀B样条插值/粒子群进行时间优化
    背景:汽车轮胎打磨机器人

    32.郭光远. 空间自由曲线机器人匀速运动控制方法研究[D].长春理工大学,2020.
    创新点:自由曲线匀速运动
    基本方法:自适应NURSBS插值/遗传算法进行末端速度轨迹优化
    背景:汽车喷涂机器人

    33.孙俊龙. 工业机器人焊缝识别与轨迹规划方法研究[D].陕西科技大学,2020.
    创新点:速度规划算法
    基本方法:粒子群算法→分段路径规划/正弦加速度曲线
    背景:焊接机器人

    34.吴雨璁. 工业机器人小线段时间最优速度规划算法[D].哈尔滨工业大学,2020.
    创新点:全局/分段最优速度规划
    基本方法:参数辨识/动力学分析
    背景:纯算法

    35.刘家骏. 工业机械臂运动轨迹B样条计算简化及时间优化算法研究[D].哈尔滨工业大学,2020.
    创新点:自由曲线插补
    基本方法:B样条/多段三次多项式
    背景:纯算法

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