双工业机器人协调作业的研究.pdf

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1、机器人现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2011年第6期双工业机器人协调作业的研究+宋韬(上海工程技术大学，上海200437)摘要：提出了根据约束进行协调作业的位姿、速度的对应与分解的关系从而实现双工业机器人协调作业的方法。通过对机器人运动学的分析、双工业机器人安装位姿以及协调作业的运动约束的分析与描述，确定双工业机器人运动学关系。通过对机器人关节角的改变控制双工业机器人工具坐标系原点。以螺旋副的拆装为例从运动学的角度实现了双工业机器人的协调作业。研究证明，利

2、用该方法能够实现双工业机器人的协调作业。关键词：双工业机器人；协调作业；运动学分析中图分类号：TP242．6文献标志码：A文章编号：167l—3133(2011)06—0025—04ResearchincoordinatedmanipulationofdualindustrialrobotsSONGTao(ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai200437，China)Abstract：Forthecoordinatedmanipulation

3、ofdualindustrialrobots，amethodisintroducedthatpositionorientationandspeediscorrespondedandanalyzedbasedontherestriction．Accordingtothekinematicanalysisofrobottherelativefixingpositionofdualrobotsandtheanalysis＆descripfionofrestriction，thekinematicsofdu

4、alrobotcanbeobtained．Accordingtochangingthejointangels．thetoolcenterpointofrobotcaIlbecontrolled．Theresearchofassemblinganddisassemblingscrewpairisconducted．TheresearchshowsthatthemethodCanrealizethecoordinatedmanipulationofdualindustrialrobot．Keywords

5、：dualindustrialrobot；coordinatedmanipulation；kinematicsanalysis0引言现代工业生产中，通常采用双工业机器人以协调的方式完成一些复杂的作业，诸如搬运、焊接与装配等。双工业机器人的协调作业能够有效地提高机器人系统的负载能力、作业空间、作业速度以及可靠性。一般而言，双工业机器人的协调作业情况如下：一是在双工业机器人工具坐标系原点(ToolCenterPoint，TCP)之间无相对运动的情况下工作；二是双工业机器人能够合作完成TCP之间有相对规则

6、、可描述运动的协调作业。对于第一种情况而言，从原则上讲，只要单个工业机器人的负载能力足够大、操作空间足够大，就可以完成任务。而对于第二种，诸如螺旋副的拆装等在单个工业机器人情况下则无法完成⋯。20世纪90年代初，国外学者开展了对双臂机器人的研究，研究工作主要表现在双臂机器人的运动规划、协调控制算法及操作力或力矩的控制等方面。文献[1]首次研究了双臂夹持一个物体的协调运动约束关系，针对两刚性机器人协调操作一把钳子的情况，导出了系统的位置约束、方向约束和速度约束等方程。文献[2]就双工业机器人的复杂作业

7、提出面向操作物的运动描述与规划方法，以及适应于双工业机器人系统的基于关节位置控制的协调控制策略。文献[3]提出利用optotrak3020三维测量系统获得精确位置信息进行双工业机器人协调操作的方法。本文以两台FS03N工业机器人为研究对象，研究双工业机器人协调作业模型的建立，并以双工业机器人协调作业完成螺旋副拆装为例，以工业机器人运动学分析与双工业机器人安装位置关系为基础，通过对协调作业运动约束的分析与描述，从而实现双工业机器人轨迹规划与协调控制。1机器人的运动学分析1．1机器人运动学正解FS03N

8、工业机器人是川崎公司生产的关节式机器人，6个关节都是转动关节，即JTl一JT6，FS03N工·上海高校选拔培养优秀青年教师科研专项基金(gia09040)；上海工程技术大学高职学院攀登项目(GZ09-7)2011年第6期Ⅸ代制造{牲("dodf．mMaaufatlutingF咽neen．gⅢn≈^Ⅵn#^R口cl”*m#{涮I㈣N『．业机器^厦tI'l十毕酥最qt机器人投杆件坐标系如蚓1所小。根据剐I所示的扦件m标系．得到如表l所坼的连杆参数。表I聊3NIn机器人连杆