基于DH模型的6DOF工业机器人正向求解及仿真开题报告

 2021-11-23 09:11

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着工业的发展,工业机器人已经在各个工业领域中崭露头角,凭借着其的高效性,可靠性等优点在制造业中占据着重要的位置。机器人是典型的机电一体化装备,自动化制造系统中的工业机器人是一种对生产条件和生产环境适应性和灵活性很强的柔性自动化设备,特别适合于多品种的制造。随着工业机器人技术的成熟和制造业对自动化生产的需要,工业机器人在机械装配制造、焊接制造以及机械加工制造等工业生产线上都有广泛应用。尽管现在工业机器人已经广泛的应用在很多生产一线,但由于技术原因智能的工业机器人还未真正应用。原因可以简述如下:机器人很难代替或者在某种程度上等同于人类。自动化制造并不像安装一个机器人并将工人从产品装配线上移走这么简单,它涉及复杂的系统集成问题。通常,整个工作单元需要重新设计,包括对装配过程本身的分析、重新设计零件和设备、工作单元布局、传感器开发、控制系统设计、软件验证以及大量的相互连接问题。结果是:除去如点焊、喷涂和码垛等简单任务,使用机器人所节省的人工成本并不能抵消上述开发成本。

在发达国家中,工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线,以保证产品质量,提高生产效率,同时避免了大量的工伤事故。由于我国工业机器人的研究起步较晚,并且国产机器人的发展与芯片产业存在相似制约,即对外依存度高、缺乏核心技术,阻碍我国智能制造的发展。因此我国工业机器人与国外的工业机器人相比仍然有一定差距,需要面向市场需求,提高科技能力,发展创新精神,缩短与西方国家的差距。

现在,工业机器人已经在大力的发展中,社会和个人都越来越接受和认同工业机器人的作用。虽然工业机器人存在着很多问题,但总的来说,它是推动社会进步,生产进步和科学发展的一个重要环节,是一个国家科技创新的重要评判标准,是现在智能社会的重要指标。国家和企业都应该大力发展工业机器人,推动整个智能化生产的发展。这样,相信有一天,由工业机器人组成的全智能的生产链必将造福人类。

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2. 研究的基本内容与方案

1.研究的基本内容:为了实现机器手臂的各种特定任务,引入基于几何结构、操作的动力学等数学模型,研究一些方法来规划和控制机器人的运动。机器人机器臂是由一系列通过关节连接的连杆组成的一个运动链,基于机器人的正运动学,利用各关节的角度和连杆的长度信息,可以知道当前机器人的末端位置与姿态,从而建立机器人学的运动方程。

2.目标:通过建立机器人连杆坐标系,把机器人关节变量作为自变量,建立机器人正运动学模型,描述机器人末端执行器的位置和姿态与机器人基底之间的运动关系,从而建立机器人学的运动方程。

3.拟采用的技术方案:利用D-H参数法计算末端杆坐标系相对于参考坐标系的位姿,并研究对比标准的DH模型和改进型的DH模型两种方法的优缺点,对两种DH参数法在MATLAB中运行可信性的分析和编码效率的比较。并且可以使用MATLAB中的Robotic Toolbox模块对工业机器人进行程序编写仿真分析。

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3. 研究计划与安排

1.2020年2月24日至2020年3月8日,查阅收集文献资料,确定论题,准备开题报告。

2.2020年3月9日至2020年3月25日,明确研究目标和方法,完成开题报告和指定的外文翻译。

3.2020年3月26日至2020年4月10日,整理文献资料并深入学习运用理论知识。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]Thomas S. Young, Robert J. Teather,I. Scott MacKenzie. An arm-mounted inertial controller for 6DOF input: Designand evaluation[C]// 2017 IEEE Symposium on 3D User Interfaces (3DUI). IEEEComputer Society, 2017.

[2]Shutong Li, Ahmad Ghasemi, WenfangXie. An enhanced IBVS controller of a 6DOF manipulator using hybrid PD-SMCmethod[J]. International Journal of Control Automation and Systems, 2018,16(3).

[3]Gang Chen, Lei Wang, Qingxuan Jia.Calibration Method and Simulation of Kinematic Parameters for Light-WeightRobot Based on Flexible Error Analysis[C]// 2017 2nd International Conferenceon Cybernetics, Robotics and Control (CRC). IEEE Computer Society, 2017.

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