基于视觉力觉的智能机器人合作装配系统开发

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1、分类号UDC密级学号1108020152硕士学位论文基于视觉/力觉的智能机器人合作装配系统开发周磊学科门类：学科名称：指导教师：申请日期：工学机械电子工程傅卫平教授2014年3月 摘要论文题目：基于视觉/力觉的智能机器人合作装配系统开发*学科名称：机械电子工程研究生：周磊签名：签名：指导教师：傅卫平教授摘要装配是产品生产过程中耗时最多的环节，提高装配自动化效率是制造业中急需解决的问题之一，而智能机器人合作装配是解决该问题的有效途径。本文在改造传统示教机器人基础上，构建基于视觉/力觉的智能机器人合作装配系统，所完成的主要

2、研究工作如下。(1)机器人合作装配系统总体方案和控制系统流程设计。构建了一个由全局视觉云台和两台配置视觉/力觉的同构示教机器人组成的合作装配系统，设计了系统的控制体系结构和主控流程，规划了机器人上下位机的主要功能模块。(2)装配机器人运动学分析与路径规划。基于旋量定理分析了运动学正解，采用雅克比时间插补分析了运动学逆解；建立了基于行为动力学的装配机器人平面空间路径规划模型。(3)机器人合作装配控制系统开发。将装配机器人原有离线示教方式改造为无示教实时控制方式；采用TCP/IP通信协议Socket网络编程技术，解决了合作装

3、配系统上位PC机局域网数据交互问题，实现了机器人上位PC机VC++平台与下位工控机CoDeSys平台之间的实时数据交互；通过VC++调用Matlab动态链接库的方式，应用行为动力学路径规划算法控制机器人末端执行器，实现了平面空间避障。(4)单机器人装配控制系统实验验证。通过轴孔对接实验，验证了所开发的智能装配机器人控制系统的功能；以行为动力学路径规划仿真轨迹作为指令控制机器人，末端执行器实际运行轨迹和理论轨迹最大误差为4.13mm，验证了行为动力学路径规划算法的有效性。关键词：装配机器人；行为动力学；Socket；CoD

4、eSys*本文得到国家自然科学基金项目(10872160)与陕西省自然科学基础研究计划重点项目（2011JZ012）资助I 西安理工大学硕士学位论文II AbstractTitle:INTELLIGENTROBOTCOOPERATIONASSEMBLYSYSTEMSDEVELOPMENTBASEDONVISUAL/FORCESENSOR*Major：MechatronicEngineeringName：LeiZhouSignature:Signature:Supervisor：Prof.WeipingFuAbstract

5、Assemblyisthemosttime-consumingphaseintheproductionprocess,improvingtheefficiencyofassemblyautomationisoneoftheurgentproblemsintheprocessofmanufacturingindustry,andtheintelligentrobotcooperativeassemblyisaneffectiveapproachtosolvetheproblem.Basedonthetransformati

6、onoftraditionalteachingrobot,theauthorbuildstheintelligentrobotassemblysystembasedonvisual/haptic,themainresearchworkdoneasfollow.(1)Thispaperconductstheoverallschemeandcontrolsystemprocessdesignofrobotcooperationassemblysystem.Byaglobalvisionplatformandtwoisomor

7、phicrobotwithvisual/forcesensors,thethesisconstructscooperativeassemblysystem.Theauthoraccomplishthecontrolsystemstructureandthemaincontrolprocess,planningthemainfunctionmoduleofrobot.(2)Theauthoraccomplisheskinematicsanalysisandpathplanningoftheassemblyrobot.The

8、fiststepisrobot'sspinortheoremforwardkinematicsanalysisandJacobiantimeinterpolationinversekinematicsanalysis.Thescondstepisassemblyrobotplanespacepathplanningm