姚海峰1;刘伟2;郑晓雯1;张兰胜2;刘福新2;吴淼1
出版日期:
2020-09-25
发布日期:
2020-10-07
基金资助:
YAO Haifeng1;LIU Wei2;ZHENG Xiaowen1;ZHANG Lansheng2;LIU Fuxin2;WU Miao1
Online:
2020-09-25
Published:
2020-10-07
摘要: 设计了一种改进型凿岩机器人,其腕部为含伸缩构件的偏置结构,肩部为两两相交结构。发现了该机器人的两个特性:一是对第5自由度参数的求解可以转化为对特定直线与特定平面法线之间夹角的求解,二是关节轴3和关节轴4的交点与原点之间的距离为定值。根据上述两个特性,可以采用迭代搜索方法获得第5和第6自由度参数值。提出了一种新的机器人运动学求解方法,其计算过程无须建立各连杆坐标系,采用倒序逐步完成的方法进行正向求解,采用逐步归位的方法进行逆向求解。加工组装了改进型凿岩机器人,编制了计算程序,并完成了工业性试验。试验结果表明:所设计的凿岩机器人操作安全可靠、计算快速准确,解决了旧式凿岩机器人计算耗时长和定位精度不够的难题,可为实现深部煤层无人化采掘提供一定的参考。
中图分类号:
姚海峰1;刘伟2;郑晓雯1;张兰胜2;刘福新2;吴淼1. 构型改进型凿岩机器人钻孔定位方法研究[J]. 中国机械工程, DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.18.014.
YAO Haifeng1;LIU Wei2;ZHENG Xiaowen1;ZHANG Lansheng2;LIU Fuxin2;WU Miao1. Study on Posture Determination Method for Holes of Rock Drilling Robots with Improved Architecture[J]. China Mechanical Engineering, DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.18.014.
[1]葛世荣.智能化采煤装备的关键技术[J]. 煤炭科学技术,2014,42(9):7-11.
GE Shirong. Key Technology of Intelligent Coal Mining Equipment[J]. Coal Science and Technology, 2014,42(9):7-11. [2]史建.露天潜孔钻机钻孔自动定位研究[D].长沙:中南大学,2014. SHI Jian. Research on Automatic Drilling Positioning of Down-the-hole Drilling Rig[D]. Changsha:Central South University,2014. [3]ROBINSON J P, KINGMAN S W, SNAPE C E.Scale-up and Design of a Continuous Microwave Treatment System for the Processing of Oil-contaminated Drill Cuttings[J].Chemical Engineer in Research and Design,2010,88:146-154. [4]MEIER H, LAURISCHKAT R, BERTSCH C, et al. Prediction of Path Deviation in Robot Based Incremental Sheet Metal Forming by Means of an Intergrated Finite Element Multi Body System Model[J]. Key Enginnering Material,2009, 410/411:365- 372.
[5]蔡自兴,谢斌.机器人学[M].北京:清华大学出版社,2015. CAI Zixing, XIE Bin. Robotics[M].Beijing:Tsinghua University Press, 2015. [6]MEIER H, BUFF B, LAURISCHKAT R, et al. Increasing the Part Accuracy in Dieless Robot Based Incremental Sheet Metal Forming[J]. CIRP Annals:Manufacturing Technology, 2009,58:233-238. [7]戴建生.机构学与机器人学的几何基础与旋量代数[M].北京:高等教育出版社,2014. DAI Jiansheng. Geometrical Foundations and Screw Algebra for Mechanisms and Robotics[M]. Beijing:Higher Education Press, 2014. [8]SELIG J M. 机器人学的几何基础[M].杨向东,译.北京:清华大学出版社,2014. SELIG J M. Geometrical Fundamentals of Robotics[M]. YANG Xiangdong, trans. Beijing:Tsinghua University Press, 2014. [9]斯庞,哈钦森,维德雅瑟格. 机器人建模与控制[M]. 贾振中,译.北京:机械工业出版社,2016. SPONG M W, HUTCHINSON S, VIDYASAGAR M. Robot Modeling and Control[M]. JIA Zhenzhong, trans. Beijing:China Machine Press, 2016. [10]NIKU S B. 机器人学导论——分析、控制及应用[M]. 2版.孙富春,朱纪洪,刘国栋,译.北京:电子工业出版社,2018. NIKU S B. Introduction to Robotics:Analysis, Control, Applications[M]. 2nd ed. SUN Fuchun, ZHU Jihong, LIU Guodong, trans. Beijing:Electronic Industry Press, 2018. [11]JAZAR R N. 应用机器人学:运动学、动力学与控制技术[M]. 周高峰,译.北京:机械工业出版社,2013. JAZAR R N. Theory of Applied Robotics:Kinematics, Dynamics and Control[M]. ZHOU Gaofeng, trans. Beijing:China Machine Press, 2013. [12]黄康,何春生,甄圣超,等.基于区间分析的机器人绝对定位精度分析方法[J].中国机械工程,2016, 27(11):1467-1473. HUANG Kang, HE Chunsheng, ZHEN Shengchao, et al. An Absolute Positioning Accuracy Analysis Method for Robot Based on Interval Analysis[J]. China Mechanical Engineering, 2016, 27(11):1467-1473. [13]KUCUK S, BINGUL Z. The Inverse Kinematics Solutions of Fundamental Robot Manipulators with Offset Wrist[C]∥Proceedings of the 2005 IEEE International Conference on Mechatronics. Piscataway, 2005:197-202. [14]BINGUL Z, ERTUNC H M, OYSU C. Comparison of Inverse Kinematics Solutions Using Neural Network for 6R Robot Manipulator with Offset[C]∥Proceedings of the 2005 ICSC Congress on Computational Intelligence Methods and Applications. Piscataway, 2005:251-255. [15]刘志忠,柳洪义,罗忠,等. 基于偏置补偿的6自由度腕部偏置机器人逆解算法[J].东北大学学报(自然科学版),2012,33(6):870-871. LIU Zhizhong, LIU Hongyi, LUO Zhong, et al. Inverse Kinematics Algorithm for 6-DOF Robots with Offset Wrist Based on Offset Compensation[J].Journal of Northeastern University(Natural Science), 2012, 33(6):870-871. [16]卜王辉,刘振宇,谭建荣.基于切断点自由度解耦的手腕偏置型6R机器人位置反解[J].机械工程学报,2010,46(21):1-5. BU Wanghui, LIU Zhenyu, TAN Jianrong. Inverse Displacement Analysis of 6R Robots with Offset Wrists Based on Decoupling Degrees of Freedom at the Cutoff Points[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2010,46(21):1-5. [17]陈平,刘国海.基于RBF神经网络的MOTOMAN-UPJ型机器人运动学逆解[J].机床与液压,2006(12):72-74. CHEN Ping, LIU Guohai. A Method for Solving Inverse Kinematics of MOTOMAN-UPJ Manipulator Based on RBF Network[J]. Machine Tool & Hydraulics, 2006(12):72-74. [18]黄开启,魏文彬,陈荣华,等.凿岩机器人钻臂定位误差补偿控制交叉精英反向粒子群优化算法[J].机械科学与技术,2018,37(7):1005-1007. HUANG Kaiqi, WEI Wenbin, CHEN Ronghua, et al. CEOPSO Algorithm for Positioning Error Compensation Control of Rock Drilling Robotic Drilling Arm[J].Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering,2018,37(7):1005-1007. |
[1] | 温志伟, 娄军强, 陈特欢, 崔玉国, 魏燕定, 李国平. 压电纤维致动柔性结构的仿鱼体波振动特性及流场分布研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 405-413. |
[2] | 姜吉光, 侯爵, 苏成志, 巴麒蛟, 田爱鑫, 徐明宇. 面向物理约束的机器人运动学标定最优位姿集规划方法研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 472-480. |
[3] | 杜煦, 常泽鑫, 郑军强, 任鹏飞. 一种考虑关节跃度约束的实时刀具路径光顺算法[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 280-286. |
[4] | 陈卓凡, 周坤, 秦菲菲, 王斌锐. 基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解#br#
#br#
[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 293-304. |
[5] | 荣誉, 陈刚, 豆天赐, . 一种多指标综合最优的抗冲击轨迹规划方法[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 305-316. |
[6] | 王慰军, 杨桂林, 杜庆皓, 陈庆盈, . 无传动间隙的3K行星齿轮减速器设计[J]. 中国机械工程, 2024, 35(01): 36-44,55. |
[7] | 叶伯生, 金雄程, 黎晗, 邵柏岩, 李晓昆, 李思澳. 伪目标迭代生成的机器人误差补偿算法[J]. 中国机械工程, 2024, 35(01): 136-143. |
[8] | 王铠迪, 陈岁繁, 唐威, 秦可成, 李其朋, 杨展, 刘阳, 邹俊. 一种仿蝗虫弹跳机器人的设计与制作[J]. 中国机械工程, 2023, 34(24): 2946-2951. |
[9] | 唐洋, 张吴镝, 张玉林, 王远, . 管道封堵机器人的卡瓦承压性能与管壁损伤特性仿真与试验研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(22): 2758-2771. |
[10] | 徐继龙, 刘福才, 牛云展. 一种新型大转角弱耦合并联髋关节外骨骼的设计及分析[J]. 中国机械工程, 2023, 34(21): 2540-2547. |
[11] | 许万, 程兆, 夏瑞东, 陈汉成. 一种基于动态残差的自适应鲁棒无迹卡尔曼滤波器定位算法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(21): 2607-2614. |
[12] | 程基彬, 戴宁, 郭培, 熊继源, 叶世伟, 程筱胜. 基于力学超材料的柔性机械臂设计技术[J]. 中国机械工程, 2023, 34(16): 1900-1906. |
[13] | 吴超群, 赵松, 雷艇. 曲线焊缝的机器人焊接轨迹规划与高频控制[J]. 中国机械工程, 2023, 34(14): 1723-1728. |
[14] | 李佳璇, 李论, 周波, 赵吉宾, 朱光, 王正佳, . 基于Preston-PSO算法的多方向机器人磨抛轨迹生成方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(14): 1729-1740. |
[15] | 孙露萍, 张文昌, 王志华, 王振文, 任志墨, 张倩, . 基于2D激光位移传感器的舱段自动对接测量方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(09): 1120-1125,1133. |
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