工业机器人运动仿真及作业仿真系统
- 格式:pdf
- 大小:2.71 MB
- 文档页数:74
基于 RobotStudio搬运机器人智能工作站仿真设计摘要:本文以ABBIRB2600工业机器人为载体,设计了基于RobotStudio的搬运机器人智能工作站。
该工作站机械部分由自动输送装置、搬运机器人、计数器、扫描仪组成。
软件部分选用DSQC651通讯板卡设置I/O信号,通过示教器编写运动指令、赋值指令、条件判断指令,进行搬运控制。
利用事件管理器控制吸盘的进气与充气信号,完成货物抓取与释放的搬运工作。
最后,通过TCP跟踪功能,完成搬运系统的轨迹检验,确保搬运工作的流畅性。
搬运机器人工作站的设计有效的提升了企业的工作效率,缓解用人压力。
关键词:搬运机器人;RobotStudio;工作站;AGV中图分类号:TG409 文献标识码:A目前,中国制造业的“人口红利”不断消失,劳动力价格逐渐上涨,在机械、电子、物流等劳动强度大的企业,招工难成为了阻碍发展的头等问题[1]。
传统的物流搬运模式,是依靠人工进行扫码、计件、搬运、装车的作业方式,花费时间长,高负荷的重复性操作,会导致劳动效率低且易出现工作事故[2]。
为了帮助企业解决人力不足、生产效率低的问题,发展具有灵活性高、通用性强、工作可靠的搬运机器人已成为必然趋势。
搬运机器人通常是指在某一工作环境下,通过一定的程序控制,实现自身运行以及货物的自动抓取与释放,进而完成相应的搬运任务[3]。
搬运机器人的路径规划与控制系统的研究,对加快货物入库、出库速度,提升自动化水平具有十分重要的意义。
1搬运机器人智能工作站的实现1.1RobotStudio仿真平台ABB公司的RobotStudio离线编程仿真软件,具有CAD导入、机器人离线示教编程、动态仿真等功能,可以在离线的情况下进行机器人轨迹规划及程序编写[3]。
离线编程软件中的机器人本体参数、控制器都与实际是一样,I/O仿真信号、指令程序、控制信号与实际机器人在生产线运行也是一致。
因此,RobotStudio软件编写的程序可以导入到现场工业机器人中运行,从而模拟真实的工作环境,实现仿真测试,用于方案验证[4]。
多自由度串联机器人运动学分析与仿真共3篇多自由度串联机器人运动学分析与仿真1多自由度串联机器人运动学分析与仿真随着工业技术的不断发展和普及,机器人系统已经被广泛应用于各个领域,如汽车工业、制造业等。
机器人系统的控制和运动学分析是实现机器人精确控制和操作的重要基础。
本文将介绍多自由度串联机器人的运动学分析以及仿真。
1. 多自由度串联机器人多自由度机器人是指由多个自由度组成的机器人,可以进行更加复杂的操作。
串联机器人是指机器人的多个部分按照一定的顺序连在一起构成的机器人。
多自由度串联机器人是指由多个自由度组成,并且这些自由度按照一定的顺序连在一起构成的机器人。
例如,可以将多个关节连接起来构成一个多自由度关节机器人。
多自由度串联机器人在制造和物流业非常常见。
2. 运动学分析运动学分析是机器人系统控制中非常重要的一部分。
它描述了机器人如何移动和定位,以及如何控制机器人的各个部分进行精确的运动。
运动学分析主要解决以下几个问题:(1) 机器人姿态分析问题。
机器人姿态分析主要是描述机器人末端执行器的空间位置和末端姿态。
(2) 机器人关节角度分析问题。
机器人关节角度分析是指计算机器人各个关节的角度,以确定机器人的运动轨迹。
(3) 机器人轨迹分析问题。
机器人轨迹分析是对机器人运动轨迹进行精确计算和控制,以达到所需的操作目标。
3. 串联机器人的运动学分析多自由度串联机器人的运动学分析可以分为直接运动学和逆运动学两个部分。
(1) 直接运动学直接运动学是一种基于机器人各关节的运动学参数计算出机器人末端执行器姿态和位置的方法。
其公式如下:T_n = T_1 * T_2 * … * T_n-1其中,T_n表示机器人从末端执行器到机器人基座的坐标变换矩阵;T_i表示机器人第i个关节的变换矩阵。
(2) 逆运动学逆运动学是通过机器人末端执行器的姿态和位置计算机器人各关节的角度的方法。
逆运动学公式如下:T_n = T_base * T_tool其中,T_base表示机器人基座的坐标变换矩阵;T_tool表示机器人末端执行器的变换矩阵。
实 验 技 术 与 管 理 第38卷 第3期 2021年3月Experimental Technology and Management Vol.38 No.3 Mar. 2021收稿日期: 2020-06-07基金项目: 国家重点研发计划(2018YFB1308900)作者简介: 葛连正(1975—),男,山东五莲,博士,助理研究员,主要研究方向为机器人控制,gelz@ 。
通信作者: 赵立军(1972—),男,黑龙江哈尔滨,博士,教授,主要研究方向为智能机器人,zhaolj@ 。
引文格式: 葛连正,赵立军. 基于V-REP 的机器人仿真实验系统及教学[J]. 实验技术与管理, 2021, 38(3): 132-135.Cite this article: GE L Z, ZHAO L J. Robotic simulation experiment system based on V-REP and teaching [J]. Experimental Technology and Management, 2021, 38(3): 132-135. (in Chinese)ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2021.03.027虚拟仿真技术基于V-REP 的机器人仿真实验系统及教学葛连正,赵立军(哈尔滨工业大学 机器人技术与系统国家重点实验室,黑龙江 哈尔滨 150001)摘 要:机器人设计需要采用“设计—仿真—优化”的过程,因此仿真技术是机器人工程专业本科生必须掌握的技能。
该文基于V-REP 仿真软件设计了一套6自由度通用工业机器人仿真实验系统。
首先建立了机器人的V-REP 模型,进行系统动力学参数设置,然后与MATLAB 的轨迹规划算法进行联合仿真和验证。
开展了学生线上实验教学和探索,可替补实验室的现场实验。
仿真实验系统可以进行机器人的运动学、动力学和轨迹规划算法的仿真实验,能够提高学生的机器人理论分析和设计能力。
工业机器人机床虚拟仿真毕业设计
本毕业设计旨在设计一个工业机器人机床虚拟仿真系统,该系统可以用于机器人程序的调试、机器人路径规划的验证以及机器人工作环境的优化设计。
首先,本设计将对工业机器人和机床进行详细的介绍和分析,包括机器人的类型、结构、运动方式、控制系统,以及机床的种类、结构、加工方式等。
同时,还将介绍机器人与机床之间的工作关系和协作方式。
其次,本设计将建立一个工业机器人机床虚拟仿真模型。
该模型包括机器人的运动学模型、动力学模型、控制模型,以及机床的切削力模型、工作空间模型等。
通过该模型,可以进行机器人程序的编写和调试,验证机器人路径规划的正确性,并优化机器人工作环境的设计。
最后,本设计将进行实验验证,验证所设计的工业机器人机床虚拟仿真系统的可行性和有效性。
通过实验数据的分析和比对,证明该系统能够提高机器人的工作效率和精度,降低机器人的故障率和维修成本,具有一定的实际应用价值。
综上所述,本毕业设计将对工业机器人机床虚拟仿真技术进行探索和研究,为工业机器人的应用和推广提供有力的支持和保障。
- 1 -。
2014年第12期47焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人。
根据国际标准化组织(ISO)工业机器人术语标准焊接机器人的定义,工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator),具有三个或更多可编程的轴,具有生产效率高且产品品质稳定,劳动力成本低廉,操作环境好等优点,主要用于工业自动化领域。
随着社会的发展,我国已经出现了人口老龄化,劳动力成本不断上升。
随着国内外机械行业竞争的不断加剧,对产品的质量要求更严格,焊接方式也急需由传统的手工焊接逐渐由传统的人工焊接转变向机器人焊接。
国外厂商如FANUC、OTC、ABB和KUKA等对焊接机器人的研究较早,已经形成了系列化产品并投放占领大部分的国内外市场份额。
国内在近几年才开始进行机器人技术的研究,起步较晚,机器人的性能和技术都和国外厂商有一定的差距。
因此,国内市场也需要在借鉴国外同类型焊接机器人优点的基础上,立足于现有的加工制造业水平,从解决实际问题的角度出发,研究开发出满足中小企业实际需要的经济型可靠型焊接机器人。
SOLIDWORKS2014是由美国SOLIDWORKS公司研究开发的基于造型的三维机械设计软件,其特点是易学易用,在企业内部推广成本低,SOLIDWORKS Motion是嵌在SOLIDWORKS中的运动仿真模块,依托其强大的运动分析功能,能比较精确地对焊接机器人进行工件运动位置及运动参数的计算,并以动画的形式计算出虚拟现实的动画演示,能很直观地解决六自由度焊接机器人的运动规律问题。
通过建立虚拟仿真环境进行机器人的仿真实验研究,可以大幅度降低实验成本,提高实验效率,在运动状态下进行运动仿真,能有效地检查机器人本体结构设计的合理性等,对实际样机的设计具有重要的参考和指导价值。
一、机器人本体结构设计1.机器人设计参数根据各种工况,焊接机器人可设定不同的运行程序,在工作状态中兼备高速动态响应和良好的低速稳定性的优点,在控制性能方面可以实现连续轨迹控制和点位控制。
工业机器人仿真实训报告引言工业机器人是现代制造业的重要组成部分,目前已广泛应用于各个领域。
为了提高机器人的性能和准确性,以及降低生产成本和风险,人们研发了机器人仿真技术。
本报告将探讨工业机器人仿真实训的相关内容。
机器人仿真技术的意义和作用工业机器人仿真是利用计算机模拟机器人的运动和操作过程,以确定机器人的性能、准确性和适应性。
它可以帮助工程师在真实环境中进行实验和测试,以减少机器人的故障和错误,并提升机器人的工作效率。
工业机器人仿真实训的过程和方法1. 建模在机器人仿真实训中,首先需要对机器人进行建模。
建模是将实际机器人的结构、运动和功能转化为计算机程序中的数学描述和算法。
常用的建模方法有3D建模、运动学建模和动力学建模等。
2. 仿真环境搭建在完成建模后,需要搭建仿真环境。
仿真环境是指模拟真实生产环境的虚拟场景,包括工作台、零件、传感器和工具等。
通过在仿真环境中模拟机器人的运动和操作过程,可以更好地预测机器人在实际工作中的表现。
3. 运动规划和路径规划在进行工业机器人仿真实训时,需要对机器人的运动和路径进行规划。
运动规划是确定机器人在特定环境下的运动方式和动作序列,而路径规划是确定机器人在空间中的最佳路径。
通过运动规划和路径规划,可以使机器人更加高效地完成任务。
4. 控制算法和控制系统控制算法和控制系统是工业机器人仿真实训中的重要组成部分。
控制算法是实现机器人运动和操作的核心,在仿真实训中,可以通过优化算法和增加控制逻辑来提高机器人的运动和操作能力。
而控制系统是将控制算法与机器人硬件相结合,实现机器人的控制和操作。
工业机器人仿真实训的优势和应用1. 优势•高效性:机器人仿真实训可以大大节省时间和成本,同时提高机器人的工作效率和准确性。
•安全性:通过仿真实训,可以在不真实环境中进行各种测试和实验,减少机器人在实际工作中可能遇到的安全风险。
•可重复性:仿真实训可以多次进行测试和实验,以不同的参数和条件来验证和优化机器人的性能和工作效果。
摘要 一个完善的机器人仿真系统可以对机器人运动学、动力学、轨迹规划和控制算法进行仿真计算,可以仿真机器人的各种操作过程,并对仿真的结果进行分析处理,并且可以不依赖现实中的机器人设备,是研究机器人系统及其相关技术的有效手段和得力工具。 机器人运动学图形仿真是机器人仿真系统的一个重要组成部分。它将机器人的运动学仿真结果以3D图形的方式显示出来,直观的显示机器人的运动情况。研究人员能在计算机屏幕上看到机器人的运动方式,轨迹规划的结果,还可以交互式地对机器人进行示教仿真。机器人运动学图形仿真技术为机器人仿真系统建立了良好地人机界面。 本文对开发机器人运动学仿真系统的主要算法和图形建模方法进行了讨论。在机器人运动学,机器人轨迹规划,空间碰撞检测,计算机图形学等领域里面前人都己经做了很多的工作,基本上己经有了比较成熟的理论和方法,这就使得整个系统在可行性上有了一定的保障。 文中主要开展了如下工作:首先,论文对机器人仿真技术的发展概况进行了概述,总结并提出了机器人图形建模的三种方法。其次,本文对三类算法进行了重点研究和分析:运动学逆解通用算法,轨迹插补算法,碰撞检测快速算法。本文阐述了这些算法的思想、设计理论和具体设计过程,并进行了详细的模拟分析。同时,本文还对机器人语言进行了介绍.第三.本文根据所上述算法开发设计了一个完整的机器人运动学仿真系统程序。最后,本文根据课题研究工作和程序测试结果,指出目前系统存在的不足之处和改进方法。
关键词:机器人,运动学仿真,图形建模,碰撞检测Abstract The comprehensive Robot Simulation System includes Kinematics Simulation,Dynamics Simulation, Trajectory Planning, and Control Algorithm. And It cansimulate all kinds of operation and analyze the results of the simulation. It may be notdepend on robots in the real world, so Robot Simulation System is an efficient methodand powerful tool of studying robot system and other relevant technology. The Robot Kinematics Graphic Simulation is one of the most important part of theRobot Simulation System. It can audio-visualy show the result of the simulation andthe motion of robots by using 3D graph. Through the computer's screen, researcherscan watch the motion of robots ,the result of the trajectory planning and do interactiveteaching-by-showing work. The Robot Kinematics Graphic Simulation set up goodman-machine interface for Robot Simulation System. The paper discusses the main algorithm of Robot Simulation System and themethod of building graphic model. We can find some good work in the fields ofkinematics, trajectory planning, collision detection and computer graphics so that wecan use their results to construct our system. The main research work of this dissertation is as follow: fmfy, the paperexpatiates the developing status of Robot Simulation System, summarizes threemethods of building graphic model. Secondly, the article gives emphasis to the studyand analysis of three kinds of algorithms, i.e. general inverse kinematics algorithm,trajectory interpolation algorithm and fast collision detection algorithm. And thispaper expatiates the idea of three styles of algorithms, desi娜ng theory, detaileddesigning process, simultaneity simulating and analyzing the designed algorithms. Atthe same time, the paper introduces robot language. Thirdly, We design咖RobotSimulation System by using the above algorithms. Lastly, the dissertation discuss thedisadvantage of our system and give some new method to improve it according to theresearch and actual testing work.
Key words: robot, kinematics simulation, graphic modeling, collision check原创性声明 本人声明:所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
签名:-4k-V再日期二. 3 _ 10本论文使用授权说明本人完全了解上海大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留论文及送交论文复印件,允许论文被查阅和借阅:学校可以公布论文的全部或部分内容。
(保密的论文在解密后应遵守此规定)
签名:从松舜导师签名:办戈犯日期:、小,工业机器人运动仿真及作业仿真系统 第一章绪论第一章绪论
1.1课题研究的背景 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成[n1,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。 机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 随着工业机器人被日益广泛地应用到实际生产中,机器人的工作环境也日趋复杂化,这样对机器人及其工作环境乃至生产过程的计算机仿真是必不可少的。机器人仿真的任务,就是在不接触实际机器人及其工作环境的情况下,通过计算机图形技术,提供一个和机器人进行交互作用的虚拟环境。 机器人仿真技术[[21研究始于七十年代末,八十年代得到迅速发展,目前已经广泛应用于机器人运动学、动力学分析与综合、轨迹和路径规划、机器人与工作环境的相互作用、离线编程等各个领域,成为机器人研究中不可缺少的一个重要组成部分。 机器人仿真技术涉及机器人动力学仿真、机器人运动学仿真、机器人控制仿真、机器人作业仿真等诸多内容[31。而机器人运动学仿真又不同于动力学仿真,由于动力学仿真是忽略了许多次要因素并通过线性化而得到的近似模型,因此仿真结果与真实情况可能有较大差距;但运动学仿真结果完全是真实可靠的,这是由运动学正、逆问题公式的准确与可靠保证的。 机器人仿真技术作为机器人研究应用的安全可靠、实用廉价的工具和手段,日益显示其强大的生命力和不可缺的重要性。
1.2机器人仿真的多种途径 目前,在机器人仿真的具体实现上,有各种方法。 ·基于AutoCAD平台的图形仿真系统[[41 该方法以AutoCAD和AutoLisp为基础来建立机器人仿真系统的。其实现机器人模型运动有两条途径,其一是采用AutoCAD提供的脚本文件,把所需的AutoCAD命令组合在一起,按预定的顺序执行这些命令,并通过运行脚本文件