delta并联机器人轨迹规划及其在生产线上的分拣策略研究

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1、分类号TP249学校代码10590UDC621密级公开深圳大学硕士学位论文DELTA并联机器人轨迹规划及其在生产线上的分拣策略研究学位申请人姓名陈礼安专业名称机械工程学院（系、所）机电与控制工程学院指导教师姓名杜建铭教授深圳大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文《DELTA并联机器人轨迹规划及其在生产线上的分拣策略研究》是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标

2、明。本声明的法律后果由本人承担。论文作者签名：日期：年月日摘要随着我国经济的快速发展，劳动力成本、生产安全意识和效率要求不断提高，具有快速、高精度、高负载、智能化的分拣系统成为自动化生产线中重要的组成部分。DELTA并联机器人由于具有刚度大、承载能力强、精度高、自重负荷比小、动力性能好等一系列优点，在分拣行业中的应用前景非常可观。针对食品、3C等产品流水生产线的应用需求，本课题以开发具有多种拾取路径规划、目标筛选、拾取策略选择的分拣系统为目的，开展了以DELTA并联机器人为执行器的自动分拣系统的控制系统的设计。首先分析了DELTA并联机器人结构特性，

3、根据各支链分布呈均匀分布的特点以及对应关节之间空间位置关系对其进行了运动学建模，并结合空间位姿的变换矩阵推导了末端空间位置坐标与对应支链驱动臂转角之间正向、逆向求解函数表达式，并在MATLAB中进行了相应的算法验证。通过分析单个支链运动范围，并结合支链各组成构件几何关系建立了末端最大工作空间求解模型，为机器人的结构数字化设计和分拣生产线执行机器人选型提供参考。利用所建立的运动学模型进行了其雅克比矩阵的推导，以矩阵的秩以及矩阵的求解条件为基础分析了末端的奇异位形三种不同的分布特点。针对实际分拣应用中对末端的不同路径类型需求，分别研究了空间直线、空间圆弧

4、、连续直线段、门形四种轨迹规划算法；并引入抛物线过渡线性函数对目标轨迹进行了优化，以提高目标规划轨迹的稳定性；同时通过在不同轨迹段之间采用圆弧过渡的形式以对轨迹进行平滑优化，提高末端的过渡的连续性；针对传送带上物件的不同分布特点，在建立对传送带目标物件进行过滤筛选机制的基础上，分别分析研究了固定线、固定区域、多机协同的三种拾取策略模式，以满足不同的分拣应用需求。最后设计了以DELTA并联机器人为执行器的分拣生产线并开发了上位机控制软件，并利用该分拣系统进行了相关的实验。实验过程中，通过对DELTA并联机器人的分拣过程和结果分析，一方面，末端可以按要求

5、完成所规划的各种轨迹形式的运动，能够按要求精确的完成对目标物件的取放；另一方面，在对目标拾取过程中，末端在不同的轨迹段之间过渡平稳，运动过程稳I定；同时，系统通过实现目标物件的位置筛选，以最大效率完成多目标物件的拾取，这对于分拣生产线的智能化研究具有一定的参考价值。关键词：DELTA并联机器人；工作空间；轨迹规划；分拣策略IIAbstractWiththerapiddevelopmentofeconomy,thelaborcostsandrequirementofsafetyandefficiencyinproductionarealsorising

6、.Thepickupsystemthatishighspeed,highaccuracy,andhighloadcapacityhasturnedintoanintegralpartinautomaticproductionlines.Withtheadvantageofhighrigidity,highbearingcapacity,highprecision,lowweightloadratio,gooddynamicperformance,andsoon,theDELTAparallelrobothasgreatvaluableapplicat

7、iononsortingindustry.Accordingtotheapplicationrequirementsinassemblylinesoftheproductioninfoodand3C,tomeetthetargetrecognition,targetselection,fastpickingrequirement,theautomaticpickupsystemdependsontheDELTAparallelroboticisdesignedinthistopic.Firstly,basedontheelaborationandan

8、alysisofthestructurecharacteristicswiththeDELTAparalle