一种新型板材安装机器人的空间直线轨迹规划.pdf

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1、机器人技术现代制造工程(ModemManufacturingEngineering)2017年第6期一种新型板材安装机器人的空间直线轨迹规划4樊旭，杨冬，张改萍，李贺立，李铁军(河北工业大学机械工程学院，天津300130)摘要：针对自主研发的建筑板材安装机器人进行了空间直线轨迹规划的研究。对该机器人进行了运动学分析，并在关节空间中运用模拟cP控制方法配合五次多项式插值进行轨迹规划，从而保证了在运动控制中各关节运动的实时同步性和速度连续性。借助Matlab机器人工具箱和Labview编程软件进行了仿真与实验，完成了对机

2、器人末端空间直线轨迹规划的任务。关键词：板材安装机器人；运动学分析；空间直线轨迹规划；五次多项式插值中图分类号：TU689文献标志码：A文章编号：1671—3133(2017)06—0062—07DoI：10．16731／i．cnki．1671—3133．2017．06．011Spacelineartrajectoryplanningforanewtypeofslabstone-installingrobotFanXu，YangDong，ZhangGaiping，LiHeli，LiTiejun(SchoolofMec

3、hanicalEngineering，HebeiUniversityofTechnology，Tianjin300130，China)Abstract：Basedonthebuildingslabstone—installingrobotwithindependentdevelopment，relatedresearchwascarriedoutaboutthespacelineartrajectoryplanning．Thekinematicsanalysiswascarriedontherobot，andsimu

4、latedCPcontrolmethodwithfivetimespolynoilfialcurveinterpolationwasusedforthetrajectoryplanninginthejointspace，whichensuresthereal—timesynchroni—zationandvelocitycontinuityinthemovementcontrolofeachjoint．WiththehelpofMatlabrobottoolboxandLabviewprogram—mingsoftw

5、are，relatedsimulationandexperimentsweredonetOcompletethetaskofspacelineartrajectoryplanningOiltheendoftherobot．Keywords：slabstone—installingrobot；kinematicanalysis；spacelineartrajectoryplanning；fivetimespolynomialinterpolation0引言板材安装机器人作为一种新兴的机器人，可以有效地代替人力完成繁重的

6、建筑幕墙板材安装任务。它是针对室内大尺寸、大质量板材干挂工艺的安装作业而研发的，可满足大型场馆、火车站和机场等装饰用大理石壁板、玻璃幕墙的安装作业需求。1J。要控制机器人实现特定的动作，对机器人进行轨迹规划是重要的一环。对于板材安装机器人，选取合适的运动轨迹对于保证板材的安装精度和安装效率具有十分重要的意义。本文借助自主研发的板材安装机器人系统，基于机器人本体的运动学方程，采用模拟CP控制方法配合五次多项式插值进行轨迹规划，运用该方法在Mat—lab机器人工具箱中进行仿真，并成功进行了相关机s国家“十二五”科技支撑计

7、划资助项目(2013BAF07808)62器人本体实验，为今后进一步研究特定工况环境下的板材安装控制策略提供了参考方法。1板材安装机器人本体及其运动学模型笔者自主研发的板材安装机器人为6自由度串联型机器人，主要用于大型大理石板材、玻璃板材等外饰幕墙的吸取与安装，重量约为400kg，工作半径为1．5m，最大吸取重量为50kg。该机器人的实验样机实物图如图1所示。1．1板材安装机器人运动学正解模型根据D．H法则啦引，给幕墙安装机器人建立必要的坐标系，采用前置坐标系的建系方法，其结构简图及建立的各关节坐标系如图2所示。幕墙

8、安装机械手连杆参数及关节变量如表1所示。表1中，连杆数量与关节数量相等，连杆数n=1，2，⋯，7。樊旭，等：一种新型板材安装机器人的空间直线轨迹规划2017年第6期图1板材安装机器人实验样机实物图图2幕墙安装机械手结构简图及各关节坐标系表1幕墙安装机械手连杆参数其中关节4为被动关节，为了坐标系结构的连续性将其作为一个单独的关节列入关节坐标系当中