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原文传递汽车铝轮毂去毛刺机器人轨迹规划研究

论文题名：	汽车铝轮毂去毛刺机器人轨迹规划研究
关键词：	汽车铝轮毂;去毛刺机器人;轨迹规划;运动学分析
摘要：	汽车铝轮毂去毛刺工序不仅能使轮毂整体更加美观，最重要的是能够避免因轮辐边缘腐蚀造成的质量缺陷风险。目前，汽车铝轮毂制造普遍采用传统的手工去毛刺方法，该方法费时费力，且难度较高，其去毛刺质量也难以得到保证。而机器人去毛刺不仅能够极大缩短作业时间，还能有效保证产品质量，满足了企业高效率、高质量的生产需求。轨迹规划是去毛刺机器人的关键技术之一，它可为机器人提供运动控制参数，从根本上决定了机器人工作的质量与效率。本文以汽车铝轮毂去毛刺机器人为研究对象，重点针对轨迹平滑性、末端轨迹精度和机器人作业效率三个方面开展了去毛刺机器人轨迹规划的研究，全文相关工作总结如下：　　（1）基于改进D-H参数法对ABB_IRB6700机器人进行数学建模，通过推导其运动学方程，求出了该机器人运动学正、逆解，为其轨迹规划奠定基础。　　（2）分析了汽车铝轮毂去毛刺对机器人轨迹规划的功能需求；基于其功能需求，采用关节空间中三种轨迹规划插值算法（抛物线过渡的线性插值、五次多项式插值、五次非均匀B样条插值）对空间连续路径进行了数值仿真分析,结果表明：基于五次非均匀B样条插值算法的轨迹曲线平顺性优于其他两种算法。从而，确定了五次非均匀B样条插值算法为研究轨迹规划的基础插值算法。　　（3）为进一步优化机器人的轨迹，以机器人作业时间最优为目标函数，将机器人运动学参数（关节位置、速度、加速度、加加速度）和末端轨迹精度作为约束条件，在原有五次非均匀B样条插值的基础上，使用了改进的量子行为粒子群算法对其轨迹进行优化，同时辅以差分进化算法、标准粒子群算法、量子行为粒子群算法进行比较，数值仿真结果表明：改进的量子行为粒子群算法寻优性能优于其他三种算法，验证了改进的量子行为粒子群算法在轨迹优化方面的有效性与可行性。　　（4）针对具体的汽车铝轮毂去毛刺路径，提出了一种基于五次非均匀B样条插值算法与改进量子行为粒子群优化算法相结合的轨迹规划算法。借助MATLAB仿真软件，对得到的最优轨迹进行了数值仿真分析，结果表明：研究得到的最优轨迹规划能满足汽车铝轮毂去毛刺的各项需求，该结果也进一步验证了提出的轨迹规划算法的可行性。　　综上所述，本文开展了汽车铝轮毂去毛刺机器人轨迹规划的研究，提出了一种基于五次非均匀B样条插值算法与改进量子行为粒子群优化算法相结合的轨迹规划算法，获得了对汽车铝轮毂去毛刺机器人的时间最优轨迹规划，各关节加加速度曲线平滑连续，机器人末端轨迹精度及运动学参数满足要求，且提高了作业效率，达到了预期的研究目标。本文的研究成果对于去毛刺机器人的轨迹规划等方面具有一定的理论意义。
作者：	丁阳
专业：	机械工程
导师：	顾寄南
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文