【摘 要】
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随着科技的发展,人们对工业机器人的需求已不限于预先的示教后进行重复运动。精密加工以及更广阔的应用对机器人提出了更高的要求。多机器人协调作业以及基于力与位置相结合的控制能满足绝大部分的应用。对于串联机器人这类复杂多连杆系统而言,协调控制和力/位混合控制策略仍有很多未知等待探索。本文基于双机器人的协调控制提出了一种栅格坐标下双机器人协调的控制策略。以两个KINOVA Gen3机器人为原型,利用MATL
【基金项目】
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吉林省科学技术厅项目:《多传感器融合的双臂协调抛磨控制系统研究》,项目编号:20180101327JC; 吉林省国家发展和改革委员会项目:《多传感器融合的协调抛磨控制技术》,项目编号:2018C034-6;
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随着科技的发展,人们对工业机器人的需求已不限于预先的示教后进行重复运动。精密加工以及更广阔的应用对机器人提出了更高的要求。多机器人协调作业以及基于力与位置相结合的控制能满足绝大部分的应用。对于串联机器人这类复杂多连杆系统而言,协调控制和力/位混合控制策略仍有很多未知等待探索。本文基于双机器人的协调控制提出了一种栅格坐标下双机器人协调的控制策略。以两个KINOVA Gen3机器人为原型,利用MATLAB软件的机器人工具箱对双机器人进行D-H参数法建模,得到双机器人末端执行器相对于基座的坐标变换矩阵。然后针对双机器人协调规划的防碰撞问题,将工作空间划分成若干个空间网格,利用布尔运算对双机器人的运动做预判,从而有效防止双机器人运动过程碰撞问题的发生。本文利用拉格朗日多体动力学理论对双机器人进行动力学建模。该模型不但为机器人运动前施加给各关节的电流值提供支持,还为力的控制中关节所需电流的变化提供了理论依据。对串联机器人在关节空间和时间空间两个维度采用两步分解法进行力/位控制的解耦,再对力与位姿的调节采用不同控制律控制。对于位置的控制采用基于拉格朗日预载的PID控制器控制,有效降低调节时间;对于力反馈的微调控制,则将静态抛磨抖动范围外的力误差采用多次累加求均值的形式进行力矩调整。令机器人按预期的抛磨力进行恒力抛磨,结果表明力/位混合控制下的抛磨力曲线符合预期控制要求。最后分析了抛磨前后工件的表面轮廓,并测得表面粗糙度从Ra984.39nm降到了147.97nm。
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