基于ROTSY平台的多机器人搬运作业设计开题报告

1. 研究目的与意义

本课题最终目的在于研制机器搬运取代人工搬运工作，由于现代工业的迅猛发展，使得机器人已被越来越多的应用到科技、生产加工、服务等各个领域，并将有着更加广泛的发展，机器人的研制和生产已迅速发展起来成为一门新兴的技术。机器人是提高生产效率、改善产品质量的重要工具。将机器人应用于生产有如下意义：

1、以提高生产过程中的自动化程度，有效的完成工业生产的各种操作流程，以及人工所不能完成的一些操作，从而提高劳动生产率并且降低生产成本。

2、改善劳动条件，避免人身事故，在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、有放射性或有其它毒性污染以及工作空间狭窄的场合中，用人手直接操作是有危险或根本不可能的，而搬运机器人即可部分或全部代替人安全的完成作业，使劳动条件得以改善。在一些简单、重复，特别是较笨重的操作中，可以避免由于操作疲劳或疏忽而造成的人身事故。

2. 国内外研究现状分析

自从20世纪60年代初人类制造出第一台工业机器人以后，机器人就显示出了极强的生命力。经过四十年的迅速发展，在工业发达国家中，工业机器人已经广泛应用于汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶塑料工业、食品工业、木材与家具制造业等诸多领域中。机器人的分类方法有多种，按其应用可分为：工业机器人、军用机器人、农业机器人、服务机器人、水下机器人、空间机器人和娱乐机器人。作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人是机器人中的一个重要分支，是机器人领域的重要研究发展方向。

对工业机器人运动轨迹规划和控制的研究，一直受到人们的普遍关注。工业机器人已经成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。

目前，对机器人技术的发展有最重要影响的国家的是日本和美国，美国在机器人技术的综合水平上仍处于世界领先地位，日本生产的机器人数量和种类则居世界首位。我国发展机器人技术起步于20世纪70年代末，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但是我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的差距。总体来说，我国仍是一个机器人设备的消费市场，行业市场处于发展壮大中。

3. 研究的基本内容与计划

(1)本课题研究内容

多机器人协同工作已经成为提高机器人工作能力和生产效率的有效途径。多机器人协作运动规划是多机器人协作的一个基本问题，需要解决3个主要问题：实现任务对运动路径的要求；避免机器人与环境障碍物发生碰撞；协调机器人的运动，避免机器人之间发生碰撞。这涉及多个机器人自由度迭加所产生的高维组合空间问题、优化问题、机器人静态和动态约束问题等等。多机器人协同搬运作业是多机器人协同工作中较为简单的一例，主要是解决多个机器人对运动路径的要求。

搬运机器人协同作业控制程序的设计主要依靠离线编程来完成，需要按照作业要求建立机器人和搬运作业对象的cad模型，运用机器人离线编程程序rotsy，设计搬运协同作业的作业过程和设计搬运协同作业的控制程序。最后通过机器人作业仿真来修改和验证控制程序。

4. 研究创新点

本设计的特色与创新

设计多机器人协同搬运程序系统，应用于工业自动化生产线，实现任务对运动路径的要求，避免机器人与环境障碍物发生碰撞，协调机器人的运动，避免机器人之间发生碰撞，实现自动化生产，减轻产业工人大量的重复性劳动，同时又可以提高劳动生产率。

本设计最重要的一方面就是要解决多个机器人对运动路径的要求，也就是机器人轨迹的规划。机器人轨迹规划的研究始于20世纪60年代末，轨迹规划大致可分为两种：笛卡尔坐标空间的轨迹规划和关节空间的轨迹规划。前者虽然概念直观便于理解，可控制机器人在不同点沿一定的轨迹运行，但此方法涉及大量的笛卡尔坐标空间和关节空间的转换、矩阵求逆，计算量大。而后者由于规划函数生成的就是关节值，可直接用于控制机器人运动且关节轨迹易于规划。