用途：

搬運、碼垛

負載：

120-180KG

軸數(shù)：

4-6軸

機器人行走軌道是一種為機器人的行走設(shè)計的一種產(chǎn)品，使用行走軌道可以延長機器人的工作行程。機器人行走軌道也稱為機器人第七軸、機器人導(dǎo)軌等。在焊接、搬運、機械加工等行業(yè)領(lǐng)域都有應(yīng)用。

機器人軌道主要包括軌道基座、安裝機械手的移動托盤、控制系統(tǒng)及安全防護裝置。機器人安裝在軌道上，使用電機驅(qū)動，具有重得定位精度高、響應(yīng)速度快、運行平穩(wěn)等特點。在設(shè)計軌道的時候我們添加了防塵罩，用來保護導(dǎo)軌、直線軸承以齒條等運動部件，增長了機器人行走軌道的使用壽命。

在設(shè)計機器人行走軌道的時候，我們需要根據(jù)工業(yè)機器人的本體重量、載重、底座尺寸來設(shè)計機器人行走軌道的整體結(jié)構(gòu)，并選配適合的電機，所以不同的機器人配的軌道的價格也有所不同、一般來說國產(chǎn)的焊接機器人行走軌道價格要低一些，而國產(chǎn)的搬運機器人因為載重較重，所以價格要高。

隨著社會生產(chǎn)力水平的不斷提高,物料搬運領(lǐng)域?qū)Π徇\負載以及搬運效率提出了越來越高的要求,因此高速重載碼垛機器人得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但是隨著負載的增大和速度的提高,傳統(tǒng)的控制方法難以滿足定位精度要求,而傳統(tǒng)的軌跡規(guī)劃方法也帶來了能耗過高的問題,這些問題的出現(xiàn)給機器人的軌跡規(guī)劃和控制方法提出了新的挑戰(zhàn)。針對這種需求,本文以自主開發(fā)的雙平行四邊形碼垛機器人為研究對象,從碼垛機器人實際工況出發(fā),開展高速重載碼垛機器人能耗最優(yōu)軌跡規(guī)劃及運動控制研究,提出了一種高速重載碼垛機器人能耗最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法及模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制方法,搭建了基于EtherCAT總線的碼垛機器人運動控制實驗系統(tǒng),對能耗最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法及控制方法的有效性進行實驗驗證。首先,本文運用幾何法建立了碼垛機器人的運動學(xué)模型,得到其運動學(xué)正逆解以及雅可比矩陣;采用第二類拉格朗日方程建立機器人的剛體動力學(xué)模型,并考慮關(guān)節(jié)柔性進一步建立了機器人的剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)模型;采用ADAMS建立了機器人的虛擬樣機模型,分析并驗證了機器人運動學(xué)和動力學(xué)模型的準(zhǔn)確性,為后續(xù)軌跡規(guī)劃和控制算法設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。其次,從節(jié)能角度提出了機器人運行速度不降低前提下的能耗最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題,建立了相應(yīng)的力矩及始末點約束,并將其轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題;運用四階R-K方法和多重打靶法對該問題進行數(shù)值求解,得到了能耗最優(yōu)軌跡,并通過仿真驗證了其有效性。針對固定垛型以及機器人實際運行工況,對碼垛起始點進行優(yōu)化選取,得到了使得整體碼垛過程能耗最低的起始點,并分析了起始點位置與整體能耗大小之間的關(guān)系。再次,根據(jù)機器人系統(tǒng)強耦合性、時變性和不確定性的特點,結(jié)合模糊控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制的優(yōu)點,提出了模糊滑模變結(jié)構(gòu)控制方法。該方法使用狀態(tài)反饋的形式估計末端位置以解決末端無法得到直接反饋值的問題。最后引入摩擦補償以減小關(guān)節(jié)摩擦對機器人快速啟停性能的影響。最后,搭建了基于EtherCAT總線的碼垛機器人運動控制實驗平臺,開展了機器人關(guān)節(jié)摩擦模型辨識實驗,得到了較為準(zhǔn)確的關(guān)節(jié)摩擦模型,并開展了機器人能耗最優(yōu)軌跡規(guī)劃和控制性能測試實驗。實驗結(jié)果表明,控制系統(tǒng)的重復(fù)定位精度能達到±0.154mm,軌跡跟蹤精度能達到±0.160mm,精度指標(biāo)接近國外先進碼垛機器人指標(biāo),驗證了控制算法的有效性;能耗最優(yōu)軌跡下實際能量消耗較七次多項式軌跡降低了15.308%,說明了能耗最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法的有效性。

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