环境理解机器人接触约束装配策略研究.pdf

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1、环境理解机器人接触约束装配策略研究夏妍春，蔡池兰，自跃伟(上海第二工业大学机电工程学院，上海201209)StrategyStudyoftheRobotContactElasticDeformationAssemblyBasedonEnvironmentalUnderstandingXIAYall—chun，C：AIChi—lan，BAIYue—wei(SchoolofMechanicalandElectronicEngineering。ShanghaiSecondPolytechnicUniversity，S

2、hanghai201209，China)摘要：以T型轴与C型孔的装配操作为例，提Keywords：coarseandfinemotionplanning；出了一种粗、精结合的运动规划策略。根据几何环environmentunderstanding；forcecontrol；medial境推理，推导出装配过程的接触约束方程，由接触约axis；contactconstrain束方程的组合及变化建立装配件之间的位姿关系进行粗运动规划分析。利用中轴图方法进行路径规划0引—口．1．减少了装配过程中出现的位姿状态，建立了一

3、条优化的粗规划路径。基于对装配环境的理解，进行了机器人装配操作是一种约束类操作n]，是由多基于力控制的精运动规划分析。个力控制作用下依从运动任务构成的过程L2]，实施关键词：粗、精运动规划；环境理解；力控制；中机器人装配操作时，必须考虑弹性变形存在时的各轴图；接触约束种接触约束的几何及力学条件Is3、不确定性因素的中图分类号：TP24影响以及规划和控制策略等，以保证装配操作的柔文献标识码：A顺性和控制实施的有效性，包括理想的力／位跟踪以文章编号：1001—2257(2010)04—0040—06及抑止和稳定振荡

4、和冲击。机器人装配操作的运动Abstraet：Acoarsecombiningwithfinemotion规划和控制研究是机器人装配机理分析的重要方planningstrategyisprovidedbasedontheexample面。机器人装配粗运动规划方法主要有C一空间ofaT—shapedpegintoC—shapedhole．Basedon法、人工势场法。和路标法等。精运动规划thegeometricenvironmentratiocination，thecon—过程是动态规划过程。根据规划方向不同，

5、有反向tactconstraintequationsoftheassemblyprocess规划和正向规划Lg]。canbedrawn．Therelationsofposestatesbetween基于几何推理的粗运动规划分析thetwoassemblypartscanbeestablishedbycom—binationandchangesoftheequations，thenthe1．1轴孔可装配性几何力学分析coarsemotionplanningcanbeanalyzed．Thepose较复杂T型轴对C

6、型孔装配几何如图l所示。statesduringtheassemblyprocesscanbereducedL，L。分别是不对称T型轴以其尾杆轴线为界的bythemedialaxismethod，bywhichtheoptimal长度(L—L+L。)，h是间隙入口宽度，t是C型孔coarseplanningpathcanbedrawn．Basedoncoarse壁厚，t是不对称T型轴尾杆厚度，tz是不对称Tplanningandtheunderstandingoftheconstraint型轴头部厚度。若L2t

7、：kL，则Ll=L／(1十七)。environment，theforcesensingandforcecontrolareexecutedforthefinemotionplanningwithinthepermissionoftheelasticdeformation．收稿日期：2009—12一O9基金项目：上海市教育委员会重点学科建设项目资助(J51802)；上海(a)(b)(c)高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金(EGD08004)；校科技发展基金(QD2OO8OO9)图lT型轴装配几何关系·40·《机

8、械与电子12010(4)当T型轴与C型孔产生如图1a所示的接触情相对于x轴的姿态角为0，即为T型轴的人插倾斜况时，T型轴能顺利装配的几何条件为：角度。因此不等T型轴外轮廓的关键要素的相对——厂—————————————一位姿关系，可以通过在参考坐标系中的坐标值(研，CP=^／(sin01+÷t1+L1)。+t；≤(1)V厶Y，)来描述，以此来定义装配件的状态空间。当T型轴以接触点C为旋