PLC在六关节工业机器人控制中的设计应用

本文介绍了应用可编程控制器PLC对六关节工业机器人进行位置控制的方法及其软件硬件系统的设计与实现。

六关节检修机械臂动态碰撞检测

该六关节机械臂被用于蒸汽发生器的检修工作.为了实现在狭小的工作空间内无碰撞的安全工作,如何判断和避免碰撞是关键问题.针对发生碰撞的2种情况:机械臂各关节和检修工具与蒸汽发生器水室内壁、挡板面和管板面间的碰撞;机械臂各关节之间以及与检修工具间的碰撞,采用基于AABB盒和等效空间圆柱体相结合的网络包围法,对可能发生碰撞的部位进行了系统分析和研究,将机械臂的碰撞检测问题转化为空间解析几何问题,大大简化了问题的求解,得到了碰撞检测算法,并用Visual C++予以实现.通过仿真分析和实验证明了该方法的有效性.

面向六关节机器人的位置域控制

多轴联动下的串联多关节工业机器人在空间轨迹运动时,在时间上保证各关节轴单独具有良好的跟踪性能,而由于机械电气的迟滞效应,并不能完全保证理想的轮廓轨迹,这说明各个伺服轴的运动在几何空间中的同步非常重要.针对运动指令与实际位置之间的迟滞所带来的机器人末端轮廓精度不高的问题,本文结合工业机器人现有的运动学和动力学以及传统的PID控制理论,研究了六关节机器人位置域控制算法.将机器人空间轮廓轨迹的控制,通过采用主−从运动关系实时建立的方法,将时域中的各个伺服关节的同步控制方法,变换到位置域的各个伺服关节的主−从跟随的控制方法,在实现位置域的同步控制的同时,引入基于位置域的PD控制,减少了主−从跟随控制的跟随误差,从而整体提高机器人末端的轮廓运动精度.该方法在Linux CNC(Computerized Numerical Control)数控系统上,以某公司HSR-JR605机器人为对象进行了实验,证明采用位置域控制方法对六关节机器人空间运动轨迹精度的提高有积极作用.

六关节工业机器人工作空间及轨迹规划仿真

利用MATLAB软件对六关节工业机器人的工作空间进行虚拟仿真分析,并推导机器人的工作空间;采用五次多项式进行插值计算对工业机器人的轨迹进行规划,并运用MATLAB软件对工业机器人轨迹规划进行仿真分析。结果表明:六关节工业机器人的工作范围基本能够满足食品包装过程中的工作需要;6个关节的运动都很平滑,各个关节的角度、速度、加速度与时间的曲线比较连续,规划路线比较合理。

六关节机器人位姿精度测量与误差分析

为准确测量机器人位姿精度,指导机器人应用,以六关节机器人为研究对象,基于其D-H运动学参数进行建模,利用激光跟踪仪和Beckhoff EtherCAT控制系统搭建了同步测量试验平台。根据ISO 9283:1998和GB/T 12642-2013,通过单点激光跟踪干涉仪法,测量30个指定位置将测量系统和机器人转换到了一个公共坐标系,选取工作空间测试平面及5个位姿点循环30次精确测量了位姿精度,形成了符合现行标准的有效检验检测方法。对测量数值进行了初步评估,分析出该机器人精度误差主要来源于Z轴方向。

基于ROS的六关节机器人运动规划研究

开源机器人操作系统ROS通用性强、功能完善。基于SolidWorks建立六关节机器人模型,使用Sw2urdf插件从SolidWorks中导出机器人URDF文件。利用ROS MoveIt!中的设置助手生成机器人运动规划的相关配置文件。在ROS的3D可视化工具RViz中完成了笛卡尔空间的直线和圆弧轨迹规划。采用快速搜索随机树算法RRT,结合MotionPlanning插件完成了复杂环境下的机器人无碰撞路径规划。仿真结果表明,笛卡尔空间下的无碰撞路径规划验证了所提出方法的可行性。

六关节工业机器人设计有关分析

工业机器人技术汇集了电子与机械工程技术等多种学科研究成果,是机电一体的重要成就,而且还是现代科技发展比较活跃的技术。可是建立一个六关节工业机器人则需要进行合理设计才行。因而,本文就针对六关节工业机器人结构与六关节工业机器人设计及工作空间仿真进行了简单概述,以期为广大研究六关节工业机器人相关问题提供参考。

基于嵌入式系统的六轴关节型机械臂系统

基于嵌入式系统设计了一款六轴关节型机械臂系统。六轴关节型机械臂的各关节零件通过3D打印后组装;主控板的微型控制器选用STM32F103C8T6芯片;利用MatLab仿真软件对六轴关节型机械臂进行运动学建模和仿真;采用Java语言开发六轴关节型机械臂的上位机软件,使机械臂可以通过上位机或无线装置实现姿态控制、抓取等操作,并支持动作记忆功能,可重复动作。基于航空精确制导武器部装产线,搭建温度测试工业应用场景,进行六轴关节型机械臂的正逆解与点动实验,为后续数字孪生技术的研究打下基础。

六关节机器人项目化教学及其知识体系重构

项目化教学实施中,不同程度存在理论与实践相脱节现象,教学内容组织的系统性也有所欠缺,致使项目完成之后学生仍无法有效驾驭相关知识与技术。为提升机器人相关专业的项目化教学实效,以六关节机器人的开发为核心,将涉及的知识点加以组织和重构,构建以项目需求为核心的应用型知识体系。将该项目及其知识体系应用于教学,学生不仅从系统角度理解知识的组织结构,而且掌握了这些知识的工程创新,同时也解决了传统教学体系对工程教育专业认证第6-12条毕业要求支撑不足的问题。

六关节工业机器人TCP标定模型研究与算法改进

研究了六关节工业机器人工具坐标系原点TCP的标定原理,提出了TCP标定的解析化模型和几何模型,并对标定误差来源进行了综合性分析,定量分析了标定点数和标定位姿对TCP标定精度的影响。在经典四点法标定的基础上,引入了误差阈值的概念,提出一种改进的“五点选优TCP标定算法”,并进行了仿真验证和实物验证。验证结果表明,提出的标定算法能够有效筛选出误差偏大的点,对标定精度能进一步提高,可靠性也得到了进一步保证。

空间六自由度多关节机器人连续工作容积仿真的研究

文章以瑞典ABB公司生产的IRB140型小型工业机器人为例,对空间六自由度多关节机器人进行了运动学分析,建立了该类型机器人的运动学模型,提出了空间六自由度多关节机器人连续工作容积的仿真算法,并根据此算法生成了该机器人的连续工作容积图,这对机器人动力学、机器人避障、微机控制和机器人教学等方面的研究有重要的参考价值。

膝关节六步手法治疗保膝术后出现严重活动障碍的效果

目的:初步探讨膝关节六步手法治疗保膝术后出现严重活动障碍的效果。方法:回顾性分析2019—2020年因膝关节骨性关节炎行保膝术后患者43例,获得随访并出现严重患膝活动障碍的患者4例,男性2例,女性2例;左膝1例,右膝3例。结果:4例患者经膝关节六步手法治疗之后患膝疼痛评分及关节活动度均获得明显改善。结论:膝关节六步手法能够有效改善保膝术后出现功能障碍,但仍需行随机对照研究进行验证。

6R机器人工具端的运动学建模及仿真

工业机器人实现加工作业时,工具端沿加工轨迹运动,且要满足加工的位姿要求。为了控制机器人末端工具工作点相对于工件的轨迹和位姿,建立面向工具坐标系的机器人运动学模型对机器人离线编程有重要意义。通过将工具坐标系与机器人连杆坐标系分离,研究针对工具坐标系的机器人运动学正、逆解。提出一种余弦定理结合圆心角定律的机器人空间三点圆弧轨迹规划方法,通过调用OpenGL图形库,进行机器人空间圆弧轨迹运动仿真,验证了算法的正确性,为本研究条件下机器人离线编程打下理论基础。

PUMA机器人运动学逆解新算法

6R串联机器人的逆解求解复杂,使用传统的D-H算法求解该问题计算量大且无法避免奇异点.将PUMA机器人的逆运动学的求解分为位置求解和姿态求解两个过程.首先使用D-H方法进行位置求解得到关节角1 2 3?,?,?,然后使用单位四元数的方法求解出4 5 6?,?,?.最后,在PUMA机器上进行验证,新的方法能够正确求解出所有解析解.对比新方法、D-H方法和倍四元数的方法,新方法较D-H方法速度提高了15%左右.

基于加权优化的机器人逆向运动学求解

逆向运动学求解是实现机器人运动控制的关键问题之一。如何快速准确地确定最优解一直成为国内外研究的热点。为此,对MOTOMAN-MH6机器人逆向运动学的优化问题进行了研究。利用D-H矩阵建立了机器人运动学模型,分析了代数解析法的求解过程,得到了多重完整逆解。结合机器人的结构特点和实际需求,提出了加权"最短行程"准则,给定了权重函数的表达式,确定了逆向运动学的最优解。最后,通过机器人三维仿真系统以及试验对选取的最优解进行验证,仿真结果与试验结果验证了研究方法的正确性。

基于BP神经网络的机器人逆运动学新算法

以瑞典ABB公司生产的IRB140型小型工业机器人为例，对空间六自由度多关节机器人进行了运动学分析，建立了该类型机器人的运动学模型，并提出了一种基于BP神经网络改进算法的机器人逆运动学的求解方法。对IRB140型机器人的仿真研究表明，用此改进的BP神经网络算法反解机器人运动学不仅求解过程简单，学习收敛速度快，还可以避免传统反解方法中的许多棘手问题。

基于工业机器人的液压支架导向套柔性制造系统

自动化技术在小批量多品种的产品制造中,存在兼容难、换产时间长、人工干预多等问题,导致生产线难以高效率运行。设计的柔性制造系统,在充分分析了导向套不同结构、不同规格的基础上,以一套六关节机器人和行走地轨作为物流搬运设备,同时负责3台数控设备、自动辊道上料设备、自动堆垛下料设备、翻转机构、打标机构及抽检机构的上下料,并通过使用机器人双工位卡爪、机床六爪卡盘、自动刀补等卡具及技术,实现了一键换产,极大提高了制造系统的柔性。

机器视觉在工业机器人中的应用研究

工业机器人在智能制造中有着广泛的应用,其中视觉技术极大的扩展了工业机器人的灵活性,提高了生产效率。文中基于ABB工业垂直串联六关节机器人、工业相机以及PLC的硬件基础,介绍工业机器人的基本组成、视觉系统工作原理及系统各单元的通信方式,针对工业机器人模拟加工汽车轮毂的程序进行设计,结果表明,工业机器人与视觉系统的协作使用在加工制造中更具灵活性。本文为工业机器人与视觉系统的集成设计提供一种有效的思路和方法,具有一定的教学和工程应用价值。

一种新型工业抛光机器人设计

针对制版抛光工艺中人工抛光产生大量的抛光污渍与无法确保抛光版面的一致性问题,设计一套自动抛光系统,以60kg六轴关节工业机器人做为执行机构,机器人单元带动工装夹具根据预先设计好的示教轨迹顺序运行,可实现对不同规格型号的板材进行抛光。该系统不仅能够高效完成抛光工作,而且可以保证整版抛光的一致性,减轻原有工序中繁重的清洗工作,提高生产效率。

阀套C7-3智能生产线的加工研究

随着智能制造技术的不断发展,生产企业以减人工、提效率、高效率的智能装备来改良生产线。阀套C7-3要求圆柱度为0.003 mm,由于其零件精度高、加工难度大的特点,选用BOCHI VMC850L车铣复合加工中心,采用内撑软爪装夹配合六关节机器人手臂完成阀套C7-3零件数控车和数控铣的加工。在加工实践中,六关节机器人上下料、物料搬运及协同机械加工产品,较好地实现了自动化加工方式的应用,提高了效率和生产力,进一步提升了产品质量。