摘要
装配是工业生产中不可或缺的环节，也是最耗费人力的环节。但是现有的装配机器人都存在适应性差、效率低等缺点。提升装配机器人的智能化程度对我国实现“中国制造2025”具有重要的意义。本文以装有力/力矩(F/T)传感器的IRB1200机器人为实验平台，对装配机器人的路径规划、主动柔顺控制以及传感器的重力补偿等方面展开研究。 在机器人路径规划方面，本文提出了一种基于改进人工势场法和快速扩展随机树融合的路径规划算法。首先，通过在机器人的模型中添加浮动控制点和固定控制点，修正引力势场函数;在斥力势场函数中增加与目标点的相对距离，并引入调节因子实现势场调控，使机器人能够在避障的同时朝目标点方向运动。其次，针对势场法容易陷入局部极小的问题，在随机树的扩展阶段中引入引力思想，使机器人向目标方向移动，跳出局部极小值。最后使用MATLAB进行了仿真实验，证明了该算法能够满足机器人在工作空间中进行路径规划的要求。 机器人力柔顺控制算法的研究。本文建立轴孔接触的阻抗数学模型，将传感器的测量值转换为实际的接触力，进行了基于末端力反馈的阻抗控制。并且采用Simulink搭建了机器人阻抗仿真控制系统，通过控制变量法进行参数辨识实验，得到了合适的阻抗参数。针对不确定的环境，我们设计了自适应阻抗控制器，并进行了仿真实验。结果表明:加入自适应阻抗控制器后系统在应对位置变化、环境刚度变化、平面变斜面、以及平面变曲面等环境时具有更好的动态性能和稳态性能。 在装配过程中机器人末端位姿的不断发生变化，会导致力传感器的零位值发生变化。同时传感器的测量值会受自身以及工具的重力影响而发生改变，会对后续的控制算法产生很大的影响。针对这个问题，本文设计了重力补偿系统。该系统通过对传感器姿态变化时的基准值进行修正，确保不同位姿下力的测量结果是一致的。并且进行了力跟随实验，验证重力补偿系统是有效的。 最后，进行了机器人轴孔装配实验。将轴孔装配的流程划分为了三个阶段，针对每个阶段进行了力学分析，并提出对应的位姿调整控制算法。
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