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高铁车身移动式机器人打磨系统关节位形优化研究
| 论文题名： | 高铁车身移动式机器人打磨系统关节位形优化研究 |
| 关键词： | 高铁车身;打磨系统;移动机器人;关节位形;轨迹规划 |
| 摘要： | 目前高铁车身的腻子打磨仍然以人工为主，存在工作效率低、打磨质量不均匀、现场加工环境恶劣等问题。随着工业机器人技术的发展，我国在高铁车身等大型构件的机器人加工集成技术逐渐成熟，其中装配导轨的移动机器人系统应用较多。但是机器人在作业过程中会受到各种运动约束，需要提前通过仿真搭建平台以寻找对应的基座位置和末端工具坐标系，使机器人以合适的关节位形进行加工。然而目前机器人的关节位形仍靠手动调整各坐标系实现，为了提高规划效率，本文面向高铁车身全身打磨进行加工轨迹规划，结合作业过程中的运动约束，基于动态调整权重的粒子群优化算法，提出一种通过寻找移动机器人的最优基坐标系及工具坐标系，使机器人能以相对最优位形进行加工。主要研究内容如下： 对IRB4600-40/2.55机器人进行了运动学分析，通过D-H参数建立了运动学模型。并结合机器人打磨不同区域时需要调整其工具坐标系的实际情况，对解析形式的逆解算法进行改进。 综合非加工和加工状态提出了高铁车身打磨任务的轨迹规划方案，针对高铁车身表面一致性较强的特点，根据车身不同曲面类型的区域设计了基于包围盒等距截面求交的规划算法。同时，结合逆解多解情况分析了机器人运动的连续性和最优位形的唯一性，解决了离散轨迹点的逆解多解选取问题，为选取轨迹对应的最优关节位形提供理论基础。 综合机器人在打磨过程中的运动约束问题，将各类约束指标化。然后以规划出的离散加工轨迹点为任务目标，基于粒子群优化算法对移动机器人导轨的不同搭载方案提出了面向高铁的移动机器人打磨系统关节位形优化算法，使移动机器人在加工过程中关节位形形远离关节极限、奇异位形及碰撞现象，并基于RobotStudio软件搭建相关平台进行仿真实验，验证了算法的正确性。 |
| 作者： | 王选 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 严思杰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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