【摘 要】
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Delta机器人属于具有三个移动自由度的并联机器人,机器人的驱动部分均布于基座上,传动部分中的主从动臂全部为细长的轻质杆件,这种构造使得其具有体积小、重量轻、运动速度快
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Delta机器人属于具有三个移动自由度的并联机器人,机器人的驱动部分均布于基座上,传动部分中的主从动臂全部为细长的轻质杆件,这种构造使得其具有体积小、重量轻、运动速度快、定位精确、动态性能好等特点。然而由于其构件具有质量轻、几何形状细长等特点,Delta机器人在高速状态下运行时,主动臂与从动臂杆会出现弹性变形,伴随有振动的产生,从而会造成机器人末端输出位姿的误差,这不利于机器人在高速环境下的运行,尤其在有高精度要求的场合。所以研究Delta机器人在运行时的弹性振动及造成的系统运动误差就变得十分有意义。本课题从分析Delta机器人的机构与机器人的运行轨迹两方面出发,建立了机器人的弹性动力学模型,并对运行路径进行了平滑规划,以研究振动带来的不利影响。此外,在运动规划基础上还进行了Delta机器人控制系统中解释模块与插补模块的开发。对于机构分析,将主动臂与从动臂作为柔性构件,利用有限元法与拉格朗日法建立其弹性动力学模型,利用系统动力学与运动学约束,将各构件的动力学方程进行装配得到了系统总体的弹性动力学方程,之后对系统动力学方程求解,通过MATLAB进行数值仿真分析得到机器人运动时的弹性误差变化。对于机器人运行路径,针对相邻路径段间方向不连续导致冲击振动的问题,采用四阶贝塞尔曲线对直角段路径进行拟合实现平滑过渡,并在笛卡尔空间内采用五次多项式对直线路径进行轨迹规划,保证了速度与加速度的连续,通过MATLAB分析验证,有效的降低了运动弹性误差的幅值。同时针对Delta机器人从编程指令的输入到插补点位置的生成这一过程,对机器人软件模块中的代码解释系统与插补模块进行了编程开发,实现了从源指令经词法分析、语法分析、语义分析等模块到中间代码的翻译,并进一步调用轨迹插补模块得到了运行路径上各插补点的运动参数。
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