关节式机器人构型设计与轨迹规划研究及应用

成果基本信息
关键词：	关节式机器人;构型设计;轨迹规划
成果类别：		技术成熟度：
体现形式（基础理论类）：		体现形式（应用技术类）：	无
成果登记号：	9412016Y1544	资源采集日期：	2016-11-20

研究情况
单位名称：	郑州轻工业学院	技术水平：
评价证书号：	豫科鉴委字[2016]第1001号	评价单位：	河南省科技厅
评价日期：	2016.09.05	评价证书号：	豫科鉴委字[2016]第1001号

转化情况
转让范围：		推广形式：	无
已转让企业数（个）：	0

联系方式
联系人（平台）：	玉女士	联系人（平台）电话：	0771-5885053
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成果简介
一、任务来源本项目来源于2012年河南省重点科技攻关计划项目（编号：122102210435）,郑州轻工业学院博士科研基金资助项目。二、应用领域本项目研究成果可以应用于机器人系统设计、机器人轨迹规划与控制、机械加工等自动化生产领域。三、研究内容（1）串联机器人构型设计与分类研究。依据六自由度机器人设计“臂腕分离”的原则，基于D-H参数法对六自由度机器人构型进行拓扑分类。对机器人臂部结构构型的负载能力特性进行分析，得到负载性能较好的非结构奇异构型。编制臂部结构构型分类表，确定基于负载能力的机器人构型设计原则。（2）塔机标准节专用焊接机器人研发。针对国内塔机行业焊接工人劳动强度大、作业条件差、焊接质量不易控制等问题，设计一种六自由度塔机标准节主枝焊接机械手。开发一种六自由度机器人运动仿真系统。（3）机器人轨迹规划方法研究。针对塔机标准节焊接机器人作业中需要精确规划焊缝路径轨迹的要求，利用贝塞尔曲线的分段处理特性，建立机器人轨迹规划时间最优模型。考虑关节角速度、加速度等约束条件，提出一种轨迹优化算法，并进行机器人的轨迹规划仿真实验研究。四、成果的创造性、先进性 1、基于D-H参数法对六自由度机器人构型进行拓扑分类，编制臂部结构构型分类表，确定基于负载能力的机器人构型设计原则，得到10类负载性能较好的非结构奇异构型。 2、项目利用贝塞尔曲线的分段处理性等性质，考虑关节角速度、加速度等约束条件，建立机器人轨迹规划时间最优模型。提出一种轨迹优化算法，该算法简单，易于实现,有助于提高机器人的运动精度和作业效率。五、经济效益与社会效益目前，单套塔机焊接机器人的价格在60万元左右，按年生产塔机焊接机器人50-100套计算，则可创造产值3000-6000万。塔机焊接机器人的使用，将大幅提高国产塔机产品的技术水平，提高产品在国内外市场竞争能力，创造的直接经济效益与社会效益将十分显著。机器人的构型对机器人的运动性能有着重要影响。本项目关于机器人构型设计的研究成果可以有效提高机器人的运动性能和负载能力，对新型机器人的设计有重要的参考意义。项目研究成果应用于机器人生产企业，可实现机器人生产企业的技术进步，提高机器人的定位精度与运动性能，提高我国国产机器人的市场竞争力。

成果名称：	关节式机器人构型设计与轨迹规划研究及应用	关键词：	关节式机器人;构型设计;轨迹规划
成果类别：		一级分类名称：	装备制造
二级分类名称：	自动控制、计算机制造	三级分类名称：
研究起止时间：	2012.01 至2014.12	成果体现形式（应用技术类）：	无
成果属性：		成果体现形式（基础理论类）：
技术成熟度：		技术水平：
研究形式：		学科分类1：
单位名称：	郑州轻工业学院	学科分类2：
中图分类号1：		所属高新技术类别：
中图分类号2：		课题来源：
应用行业：		课题立项名称：
国家科技计划子类别：		课题立项编号：	122102210435
经费实际投入额（万元）：	8.00	评价单位：	河南省科技厅
评价形式：	无	应用状态：	无
评价日期：	2016.09.05	转让范围：
评价证书号：	豫科鉴委字[2016]第1001号	推荐单位：	河南省教育厅
推广形式：	无	成果登记号：	9412016Y1544
成果简介：	一、任务来源本项目来源于2012年河南省重点科技攻关计划项目（编号：122102210435）,郑州轻工业学院博士科研基金资助项目。二、应用领域本项目研究成果可以应用于机器人系统设计、机器人轨迹规划与控制、机械加工等自动化生产领域。三、研究内容（1）串联机器人构型设计与分类研究。依据六自由度机器人设计“臂腕分离”的原则，基于D-H参数法对六自由度机器人构型进行拓扑分类。对机器人臂部结构构型的负载能力特性进行分析，得到负载性能较好的非结构奇异构型。编制臂部结构构型分类表，确定基于负载能力的机器人构型设计原则。（2）塔机标准节专用焊接机器人研发。针对国内塔机行业焊接工人劳动强度大、作业条件差、焊接质量不易控制等问题，设计一种六自由度塔机标准节主枝焊接机械手。开发一种六自由度机器人运动仿真系统。（3）机器人轨迹规划方法研究。针对塔机标准节焊接机器人作业中需要精确规划焊缝路径轨迹的要求，利用贝塞尔曲线的分段处理特性，建立机器人轨迹规划时间最优模型。考虑关节角速度、加速度等约束条件，提出一种轨迹优化算法，并进行机器人的轨迹规划仿真实验研究。四、成果的创造性、先进性 1、基于D-H参数法对六自由度机器人构型进行拓扑分类，编制臂部结构构型分类表，确定基于负载能力的机器人构型设计原则，得到10类负载性能较好的非结构奇异构型。 2、项目利用贝塞尔曲线的分段处理性等性质，考虑关节角速度、加速度等约束条件，建立机器人轨迹规划时间最优模型。提出一种轨迹优化算法，该算法简单，易于实现,有助于提高机器人的运动精度和作业效率。五、经济效益与社会效益目前，单套塔机焊接机器人的价格在60万元左右，按年生产塔机焊接机器人50-100套计算，则可创造产值3000-6000万。塔机焊接机器人的使用，将大幅提高国产塔机产品的技术水平，提高产品在国内外市场竞争能力，创造的直接经济效益与社会效益将十分显著。机器人的构型对机器人的运动性能有着重要影响。本项目关于机器人构型设计的研究成果可以有效提高机器人的运动性能和负载能力，对新型机器人的设计有重要的参考意义。项目研究成果应用于机器人生产企业，可实现机器人生产企业的技术进步，提高机器人的定位精度与运动性能，提高我国国产机器人的市场竞争力。
联系人：	李宝珍	成果登记日期：	2016-09-28
联系人email：	kjc-jhk@zzuli.edu.cn	单位代码：	94100165
邮政编码222：	450002	联系人电话：	0371-63556283
单位传真：		单位通讯地址：	河南省郑州市东风路5号
单位所在省市：		单位电话：	0371-63556619;63556001
转让收入（万元）：	0	单位属性：
合作完成单位：		已转让企业数（个）：	0
成果发布年份：	2016	知识产权形式：
成果完成人：	王才东;王新杰;李一浩;张晓莹;王良文;肖丽;王曼;陈鹿民;时长敏;李浩;梅向阳;王晨;李志航;宋康康	资源采集日期：	2016-11-20

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