工业机器人关节传动系统机电耦合振动特性分析

在工业机器人常规作业中,由于关节处存在扭转振动和转矩脉动的现象,使机器人关节传动系统的末端精度和响应速度受到了严重的影响。因此,针对关节伺服传动系统的振动问题,本文首先建立了关节传动系统机电耦合动力学模型,并对系统的扭转振动与机电耦合振动进行分析。随后开展传动刚度、转动惯量等参数对系统谐振频率影响的研究,并通过数值方法研究了磁链系数等电气参数与电流谐波频率对系统振幅与调节时间的影响,最后分析了关节各元件对传动系统的振动影响。研究结果表明,建立的传动机电耦合模型,分析系统的扭振、机电耦合等振动特性可有效仿真工业机器人关节传动系统。

含间隙非线性的工业机器人关节振动特性分析

为了探明关节间隙对工业机器人振动特性的影响,建立含间隙非线性的关节机电耦合动力学模型,对该系统间隙稳定性进行数值分析,随后对关节重要零部件开展扭转振动特性仿真研究,并搭建单关节摆臂试验台进行间隙测试。根据采集到的电流信息参数,提出一种基于力矩观测器的间隙补偿策略。间隙实验测试结果与关节系统谐振频域响应的仿真结果验证了所提含间隙关节模型的准确性,且通过补偿前后电流信号的实验结果证明了该补偿策略对提高关节系统稳定性有效。

基于改进RRT算法的工业机器人路径规划研究

针对快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Trees,RRT)算法在工业机器人复杂工况中进行避障等路径规划中存在的运算效率低、收敛速度慢、搜索空间盲目性等问题,提出一种基于RRT算法的工业机器人路径规划改进算法。应用标准D-H(Denavit-Hartenberg)参数法建立六自由度工业机器人的运动学模型,并通过数值分析研究了机器人的正运动学和逆运动学模型,使用机器人工具箱验证了运动学模型的可行性。以机器人运动路径成本和运算时间作为优化目标,依次对改进RRT算法和RRT、Bi-RRT(Bidirectional-RRT)算法进行不同维度的仿真分析和比较。研究结果表明,改进RRT算法优于其他两种算法,将改进RRT算法应用于机器人避障和路径规划中具有良好的效果。