[發明專利]一種SR09機器視覺系統設計方法

在審

• 申請號: 201610914352.7
• 申請日: 2016-10-20
• 公開（公告）號: CN107962561A
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 樸松昊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工大天才智能科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種SR09機器視覺系統設計方法，屬于視覺機器人技術領域。

背景技術

沖壓生產是機械加工和制造過程中一種重要的成型制造技術；與機械切削加工等其他成型方法相比，沖壓加工具有生產速度快、效率高、材料利用率高、節能、環保等優點，廣泛應用于汽車、機械、電器、儀表及航空等行業，用以迅速大量地制造同一尺寸和形狀的工件；隨著加工工藝的改進、壓力機制造技術的發展、模具制造技術的進步，以及材料加工性能的提高，沖壓生產工藝被越來越多的生產過程采用，越來越多的產品采用沖壓成型制造技術；隨著現代制造技術的發展，沖壓生產技術正向高速化、自動化、柔性化、精密化的方向發展；傳統的上下料裝置采用由壓力機主軸輸出的動力作為驅動，由于已在傳動機構的設計中考慮了各設備之間的動作順序和聯動關系，因此協調關系完全由系統的運動機構來實現和保證，其安全性和可靠性較高，缺點是缺乏靈活性和柔性，機構設計比較復雜；在由沖壓機器人構成的沖壓自動化系統中，由于機器人的運動是獨立驅動的，因此必須在控制系統中對壓力機和機器人的運動和動作進行協調控制，協調控制主要有以下一些方法：機器人和壓力機之間采用電氣信號的邏輯聯鎖控制，按壓力機滑塊運動位置的時序邏輯控制，同步運動控制。目前沖機器人主要工作在結構化的環境之中完成特定的工作任務，它們存在著很大的局限性；因為大多數機器人要求工件以精確的方位出現在預先設定的位置上，通常采用了特殊的輔助裝置與設備來保證機器人的準確定位；對一些隨機出現的對象的處理，如沖落的廢料與坯件則會出現困難；這種以結構化的環境作為伺服系統設計的結果是：一旦產品的結構、尺寸和工藝流程、工作地點發生變化的時候，必須對機器人進行重新編程、標定和設計新的輔助設備來適應新的操作任務；因此，開發具有高度自治能力的智能型機器人，逐步取代生產線上剛性較大柔性不足的工作部分，以適應各種應用環境的需要，降低機器人對結構化環境的依賴性，意義重大。

發明內容

為解決上述問題，本發明提出了一種SR09機器視覺系統設計方法，運行節拍與機械手的運動速度和加速度之間的協調性更好，有利于進行系統優化設計，以減小驅動功率，降低系統成本。

本發明的SR09機器視覺系統設計方法，所述方法包括以下步驟：

第一步，基于UML的機器人概念設計，

a.基于信息系統的建模理論及面向對象的軟件工程方法建立了基于UML的用例驅動的現代機械系統設計過程模型；

b.總結分析了基于UML的用例驅動方法進行機電系統概念設計的步驟及目標，并應用于沖裁上料機器人SR09的概念設計；

c.設計過程證明了基于UML的面向對象技術用于機器人的概念設計，設計的流程及數據能夠保持高度的一致性與連慣性；初步運動學動力學的仿真結果表明設計的結果能滿足SR09機器人沖裁上料的位姿要求；

第二步，機器人運動學及動力學分析，

a.以串聯關節式機器人為基礎，將構成操作臂的桿件看作剛體，建立了SR09的坐標系統，研究了SR09視覺系統各坐標系之間的關系，推導了SR09操作臂的運動學與動力學方程，進行了運動學仿真；

b.提出了一個基于Maple的動力學符號算法，給出了運動學方程的封閉正反解；

c.為了解SR09的動力學特性，為下一步的控制設計打基礎，設定了一組恒驅動力矩進行了動力學仿真，來觀察系統的響應；

第三步，SR09機器人的運動規劃，

a.介紹機器人運動軌跡規劃方法，研究了沖壓機器人的軌跡規劃問題；

b.為驗證SR09對沖壓軌跡的適應性，專門針對SR09典型工作軌跡在ADANTS中進行了綜合仿真，對應端拾器軌跡轉折點的各關節角位移曲線進行了無軌跡圓滑過渡和有軌跡圓滑過渡兩種方式的對比研究；

c.仿真結果表明，由于采取了合理的軌跡圓滑過渡，連桿的角速度及角加速度峰值明顯降低；關節角2與關節角3的角速度在圓滑前峰值接近200度/秒，圓滑后的角速度降為20度/秒，是原先的10%；圓滑前的角加速度峰值接近7000度/秒2圓滑后，角加速度峰值降為8度/秒2，是先前的0.11%；從仿真的結果還可看出，運行的軌跡保持了規劃軌跡圖線，符合工程要求；