【摘 要】
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在产业转型与人工成本增加等因素的驱动下,工业机器人在人们各类生产作业中带来的实际效益愈加突出。并联机器人的理论分析与技术应用已成为多个经济体在工业机器人领域的研
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在产业转型与人工成本增加等因素的驱动下,工业机器人在人们各类生产作业中带来的实际效益愈加突出。并联机器人的理论分析与技术应用已成为多个经济体在工业机器人领域的研究焦点,在低能高效的新型生产制造体系下发挥着关键性的支撑作用。数字化制造生产背景下对高速度轻负载状态的Delta机器人的速度与稳定性有较高要求,因此,研究Delta机器人的运动轨迹规划具有十分重要的意义。分析了工业机器人发展情况以及并联机构运动学、动力学基础理论。选择从几何层面的运动学展开对Delta机器人末端轨迹的规划与设计;从机器人的空间结构构型出发,对机器人的自由度进行探究并建立全局坐标系;通过机器人主要构件的矢量关系进行逆向运动学解算,利用构件空间结构关系完成正向运动学求解;剖析多个闭环运动支链位置状态与机器人奇异位形的关系,解算Delta机器人作业区域并结合实例计算末端执行器的运动范围。探究Delta机器人动、静态误差的来源与类型,构建考虑装配误差、加工误差等关键影响因素的精准运动学模型。对Delta机器人末端执行器的运动轨迹进行规划设计。从Delta机器人在轨迹设计与路径规划两个层次的需求出发,以缩减单次运动周期和抑制机构振动作为规划目标、机器人工作性能作为限制条件,将机器人末端在全局坐标系中的位置导入逆向运动学模型,得到驱动关节角度后于关节空间中展开运动规划。分别选用4-3-4次多段多项式、5-3-5次多段多项式函数为载体设计驱动关节角度变化规律。将上述规划目标、性能约束与角度变化规律体归一化后构建多目标多约束非线性数学模型,以实现Delta并联机器人在拾放操作运动中的高速与平稳。重构标准引力搜索算法中的主要步骤:对算法初始种群的选择、引力常数G设定与个体越界处理等关键流程与参数进行再次设计。在MATLAB软件中利用重构前后的算法求解运动轨迹规划模型,结果表明4-3-4、5-3-5次多段多项式速度规划在重构算法下的标准时间节拍较标准算法分别提高了3.6%,3.1%;4-3-4次多段多项式速度规划在算法重构前后的标准时间节拍均值比5-3-5次多段多项式分别高1.9%,2.4%。验证了运动轨迹模型在作业周期与机构振动控制方面的合理性与重构引力搜索算法在收敛速度与寻优效率方面的有效性。
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