【摘 要】
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中国制造业一直是中国经济发展的重要支柱之一。作为劳动密集型产业,纺织工业在中国制造业的组成中占据着极其重要的地位。2021年6月,《纺织行业“十四五”发展纲要》指明,凭借对设备、通信、控制软件等改进优化,对纺织设备提出重点研究。提升纺织自动生产线的效率,以及使得生产线更加智能化、精密化、通用化,实现纺织行业由制造变为智造,以完成纺织装备智能化和信息技术互通。织造生产中,整经是保证经轴或织轴上经纱分
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中国制造业一直是中国经济发展的重要支柱之一。作为劳动密集型产业,纺织工业在中国制造业的组成中占据着极其重要的地位。2021年6月,《纺织行业“十四五”发展纲要》指明,凭借对设备、通信、控制软件等改进优化,对纺织设备提出重点研究。提升纺织自动生产线的效率,以及使得生产线更加智能化、精密化、通用化,实现纺织行业由制造变为智造,以完成纺织装备智能化和信息技术互通。织造生产中,整经是保证经轴或织轴上经纱分布均匀、张力相等的关键工艺,然而目前绝大多纺织企业在整经工艺中都依靠人工进行筒纱的搬运及挂纱,需要消耗大量人力,且工作效率低、费时费力。因此,本文针对色织自动化生产线中的整经挂纱工艺,采用复合机器人实现筒纱的自动转运和在纱架中的自动上落,提高整经挂纱生产效率。首先,结合筒纱换运工艺要求,搭建了筒纱换运复合机器人实验平台,包括JAKA的Minicobo协作机械臂、电动夹爪并配备筒纱夹爪手指、EAI的SSB1型号移动平台以及根据机械臂负载上限等比例筒纱及纱架,为筒纱自动换运控制方法的研究提供基础。其次,针对复合机器人进行筒纱自动转运的作业要求,对作业环境建图方法、复合机器人自动定位以及路径规划策略进行了研究。采用基于EKF的惯性导航和里程计信息融合,以及基于精英遗传的粒子滤波算法对经典Gmapping建图算法进行改进,并且在RVIZ中实现了建图结果的可视化。使用改进的JPS全局路径规划算法,结合局部路径规划,实现了组合路径规划方法。在软件平台中实现了导航路径的可视化,并对比了优化前后的速度变化。再次,围绕筒纱的自动上落需求,对复合机器人中关节机械臂的运动轨迹规划方法进行了研究。使用D-H参数法推导出机械臂的正、逆运动解,在Matlab中使用末端位姿求解机械臂各关节角,对轨迹规划结果进行了仿真,并且通过ROS系统实现了机械臂的运动控制。最后,在搭建的复合机器人实验系统中开展了筒纱换运实验,证明了改进后的复合机器人,运动平稳、导航速度快,能够准确实现筒纱的自动转运和挂纱。
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