基于力反饋的宏微機(jī)器人軸孔裝配策略研究.pdf

1、伴隨著機(jī)器人裝配技術(shù)的不斷改進(jìn)提高，雖已實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的力伺服控制，但控制精度仍顯不足使得裝配效率不高，而實(shí)現(xiàn)智能裝配、協(xié)作裝配技術(shù)取得突破是“中國(guó)制造2025”提出的具體要求，因此如何實(shí)現(xiàn)快速、高效的智能裝配迫在眉睫。本文主要圍繞基于力反饋的宏微機(jī)器人軸孔裝配策略展開研究，為最終實(shí)現(xiàn)宏微裝配機(jī)器人的力伺服控制打下基礎(chǔ)。
　　1.并聯(lián)微平臺(tái)運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解分析。首先，確定了并聯(lián)微平臺(tái)的位置和姿態(tài)描述，依據(jù)動(dòng)、靜平臺(tái)的矢量關(guān)系推出并聯(lián)機(jī)器

2、人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解方程，通過(guò)z-y-x歐拉角法則求解出微平臺(tái)的逆解；然后，采用基于位置反解的桿長(zhǎng)迭代法來(lái)求解并聯(lián)機(jī)器人位置正解，并通過(guò)實(shí)例對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證。結(jié)果表明，并聯(lián)微平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)桿可快速地逼近已知桿長(zhǎng)，適用于實(shí)時(shí)控制和理論分析。
　　2.軸孔裝配的理論研究。首先，分析了軸孔裝配過(guò)程，對(duì)軸孔接觸狀態(tài)進(jìn)行了劃分，重點(diǎn)對(duì)軸孔三點(diǎn)接觸模型分別進(jìn)行了力學(xué)分析和幾何分析；然后，結(jié)合螺旋理論和虛功原理對(duì)軸孔裝配過(guò)程中可能出現(xiàn)的各種接

3、觸狀態(tài)進(jìn)行了判別，并給出了力傳感器坐標(biāo)系與軸孔接觸坐標(biāo)系的變換矩陣關(guān)系；最后，給出了軸孔裝配方案。
　　3.基于改進(jìn)人工勢(shì)場(chǎng)法的末端執(zhí)行器路徑規(guī)劃。為使裝配機(jī)器人末端執(zhí)行器具有良好的柔性，對(duì)傳統(tǒng)人工勢(shì)場(chǎng)法的斥力勢(shì)函數(shù)進(jìn)行了改進(jìn)；然后，在Visual Studio2010平臺(tái)上建立了機(jī)器人末端執(zhí)行器的路徑規(guī)劃仿真平臺(tái)，并進(jìn)行了機(jī)器人單一障礙物和多障礙物環(huán)境中的路徑規(guī)劃仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明經(jīng)典人工勢(shì)場(chǎng)法存在的目標(biāo)不可達(dá)問(wèn)題得到了解決，驗(yàn)

4、證了改進(jìn)的人工勢(shì)場(chǎng)法的有效性和實(shí)用性。
　　4.微平臺(tái)末端位姿調(diào)整策略規(guī)劃與運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真。首先，通過(guò)對(duì)六維力傳感器反饋的力信息分析得到了裝配力矢量在傳感器中的6個(gè)分量，并推導(dǎo)出了其位姿求解公式；然后，基于解耦的六維力信息，提出了微平臺(tái)末端位姿的調(diào)整策略；最后，通過(guò)對(duì)并聯(lián)微平臺(tái)結(jié)構(gòu)的分析，運(yùn)用參數(shù)化和模塊化設(shè)計(jì)思想，基于Matlab/SimMechanics建立了微平臺(tái)的物理仿真模型，結(jié)合Simulink給定微平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軌跡實(shí)現(xiàn)并聯(lián)微