碼垛機器人運動控制與優(yōu)化.pdf

1、碼垛機器人作為現(xiàn)代碼垛系統(tǒng)中最重要的設備,它對促進工業(yè)自動化、流水線無人控制生產(chǎn)起了重要的推進作用。這其中搬運速度成為了衡量碼垛機器人性能的重要標準。本論文主要論述高速機器人在運動過程中的特點,特別是在高速情況下。由于機器人運動所產(chǎn)生的復雜的動態(tài)特性,即非線性時變特性,并針對此種情況提出該問題的一系列解決辦法。本文分別從機器人本體的運動學分析、Trio控制器性能優(yōu)化、基于學習速度的迭代學習控制方法研究、以及抓手末端軌跡優(yōu)化等共計四大部分

2、內(nèi)容,它們貫穿于第二章到第五章。針對機器人本體機構研究,由于本研究對象的特殊性,本文通過解析法與幾何圖形相結合,在給定力矩或功率的條件下,推算出末端的速度與加速度表達式,最后通過碼垛機器人的實際運行,得出該機器人的理論最大碼垛能力。針對Trio控制器的研究,本文通過對Trio系列不同控制器的研究,特別是對數(shù)據(jù)傳輸效率的研究,得出基于PCI總線結構的控制器最能滿足要求;同時又通過對同一Trio控制器不同控制命令的研究,得出各種命令的響應情

3、況,即控制命令時間執(zhí)行要比運動指令快,而基于數(shù)組的數(shù)據(jù)傳輸命令最快;最后通過對控制器參數(shù)的調整達到控制器性能的最優(yōu),如對Trio控制器的PID參數(shù)的校正。在對機器人結構、機器人運動學原理有了進一步認識之后,提出了一種基于迭代學習控制方法的碼垛機器人速度優(yōu)化。迭代學習控制方法通過對系統(tǒng)跟隨誤差的學習,在滿足誤差允許的條件下,實現(xiàn)機器人各軸運動速度的最大化,從而實現(xiàn)機器人碼垛效率的提升。而且本方法對系統(tǒng)建模的要求也比較低,易于在實際控制器上

4、實現(xiàn)。系統(tǒng)仿真實驗結果表明,經(jīng)過迭代算法改進后的最優(yōu)軌跡與未改進的標準軌跡比較后,前者通過改進局部速度,使機器人的運轉速度有較大提升。通過進一步研究碼垛機器人運動特點,通過改善各電機之間的運動配合,給碼垛效率也帶來了很大的進步。本文通過比較碼垛機器人常用的運動軌跡,得出各種軌跡情況下的性能,以及為實現(xiàn)各種情況而采取的運動軌跡。盡管控制算法有久遠的研究,且對機器人也有很多的應用,但是針對碼垛機器人高速控制還是一種比較新的應用研究,希望本文