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1、精选优质文档-倾情为你奉上广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）并联Delta机器人的传送带动态抓取系统设计邓明星二一四 年 六月专心-专注-专业二一四 年 六分类号： 学校代号：11845UDC： 密级： 学 号：广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）并联Delta机器人的传送带动态抓取系统设计邓明星 指导教师姓名、职称： 刘冠峰 教授 学科(专业)或领域名称： 智能工业机器人 学 生 所 属 学 院： 机电工程学院 论 文 答 辩 日 期： 2014年6月1日 A Dissertation Submitted to Guangdong University of Technology for
2、the Degree of Master of Science（Master of Engineering Science）The dynamic conveyor tracking of Delta RobotCandidate: Deng MingxingSupervisor: Prof. Liu GuangfengJune 2014School of Electromechanical EngineeringGuangdong University of TechnologyGuangzhou, Guangdong, P. R. China, 5100摘要Delta机器人是最典型的空间三
3、自由度移动并联机构，具有运动速度快、定位精确、效率高、重量轻等特点。其在3C电子产品、食品包装、生物制药、3D打印行业得到了广泛应用。随着人民生活水平的提高，促使产品质量的提升和需求数量的增加，间接的促使机器人技术的发展。本文主要以并联Delta机器人为研究对象。首先介绍国内外工业机器人的发展状况；接着分析了Delta机器人的运动学正逆解，传送带标定、相机标定；然后提出了PID跟踪算法和改进的跟踪算法；再者给出了Conveyor Administor的软件设计流程图，并解决了其中几个关键问题：目标物体的筛选、排序、位置状态更新、多机器人协同作业。本文的核心内容之一是机器人对运动在传送带上的物体
4、的动态跟踪，通过视觉检测系统定位物体的位姿，再结合传送带编码器反馈的位置数据，计算出物体在机器人坐标系下面的实时位姿。机器人在位置模式下，通过改进后的跟踪算法，能预测传送带上物体的位姿，并实时调整自身移动速度和末端位姿来跟踪传送带上移动的物体，最终实现对目标物体的动态跟踪抓取。本文的核心内容之二是处理传送带上连续不断的物体，在实际应用中，要求物体尽量少被遗漏甚者不能漏，这就要求机器人的移动速度要快，其次是抓取顺序必须规划好，本文的最后给出了解决方法和设计的数据管理软件。通过大量的实验数据和分析验证，该动态跟踪方法基本满足了实际应用要求，为后面的项目应用现提供了技术支持，也为多机器人协调作业提供
5、了一种方法。关键词：并联Delta机器人、传送带跟踪、PID算法、多机器人协同作业、数据流AbstractThe 3 DOF delta robot is one of the most typical parallel Robot. It has many advantages, such as high movement speed, accurate location, high efficiency, light weight etc. It has been widely used in the electronic products industry, food packaging
6、 industry, biological pharmaceutical industry, 3D printing. With the development of robot technology and the improvement of peoples living standard, It is improvement to improve the quality of product and the number of product.This article mainly took Delta robot as the research object. Firstly, it
7、introduced the development of industrial robots at home and abroad; then analyzed the forward kinematics and inverse kinematics of Delta robot，the calibration of conveyor belt and camera; then introduced a PID tracking algorithm and a improved tracking algorithm; moreover display the flow chart of s
8、oftware design of Conveyor Administor, and resolved the problem of several joint data filtering, sorting, update of data status, coordination work of multi-robot; One of the core content of this article is the dynamic tracing of robot to the moving objects on the conveyor belt, coupled with the posi
9、tion of the conveyor belt encoder feedback data. Visual system locates the objects positions then gives them to the delta robot. Conveyor Administor calculates the position of object in the robot coordinate system with the real-time system. Robot can predict the objects position on the conveyor belt
10、, and adjust their movement speed and real-time posture to track objects on the conveyor belt in position mode and through the improved tracking algorithm, which finally realizes the dynamic tracing to moving target object. The another core content of this article is the operation for continuous obj
11、ect on a conveyor belt, in actual application, There should no missed object, so, that requires that the robot move faster, objects are followed by fetching order must plan well. In the end, the paper puts forward the solution and design data management software.Through the analysis of the results a
12、nd the experimental verification, the basic dynamic tracing method satisfied the requirements of practical application. It provides the technical guidance for the back of the project application, and realize the coordination working of multi-robot.Keywords: Delta robot, Conveyor belt tracking, PID a
13、lgorithm, Multi-robot coordination work, Data stream.目录CONTENTS第一章 绪论1.1 什么是工业机器人工业机器人是一种面向工业领域的具有多个自由度或多个关节的特殊机器人1；一般以机械手的形式呈现，包括串联的工业机器人和并联的工业机器人，它一般由本体、三个基本部分。工业机器人是一种自动完成工作的智能机器装置，是依靠控制系统来控制、动力系统来执行任务的一种机器。它可以与使用者交互，通过示教的方式来学习新的功能，丰富自身的知识数据库、工业机器人可以依靠视觉图像处理技术、运动控制技术、人工智能学、听觉模糊识别技术、计算机技术、网络通信技术等来
14、增加自身的功能。工业机器人可以替代人类来完成一些危险、枯燥、重复、单调、环境恶劣的工作。它们通常应用于焊接、搬运、锻造、热处理、化学物品制造、高精度定位以及原子工业部门中。工业机器人具有一定的通用性和普遍性，因种类繁多、形态各异，所以它们多应用在各种生产线上，是柔性制造单元系统中不可或缺的组成部分。图1-1 机器人工作流水线Figure1-1 The working line of robot工业机器人具有智能化、可编程化、通用性等特点。它涵盖的科学技术相当广泛，总结下来，工业机器人就是机械技术和电子技术的结合，即机电一体化发展的高级产物。当前的工业机器人已经相当智能了，不仅具备了获得外部环境
15、数据的各种传感器，还具有记忆存储、示教学习、语音识别、图像处理、逻辑推理判断功能。所以，在很大程度上，机器人技术的发展势必带动其他领域学科的发展。机器人技术的发展和应用程度也是一个国家科学技术和工业技术发展水平的衡量标准。 图1-2 常见的工业机器人Figure1-2 The common industrial robot如图1-2，市场上常见的工业机器人：Delta robot,5、6轴串联机械手, Dual-arm robot, SCARA robot, youbot。 1.2 工业机器人在国内外发展状况工业机器人技术的发展和成熟，即将掀起新一轮的产业革命。大多数发达国家：美国、德国、意大利、瑞士、日本、法国等早已普及工业机器人。电子产品、汽车
