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6轴工业机器人工作空间快速求解

李星辰 杨国庆 王宪 胡文洪

李星辰,杨国庆,王宪, 等. 6轴工业机器人工作空间快速求解[J]. 机械科学与技术,2023,42(8):1213-1220 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220067
引用本文: 李星辰,杨国庆,王宪, 等. 6轴工业机器人工作空间快速求解[J]. 机械科学与技术,2023,42(8):1213-1220 doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220067
LI Xingchen, YANG Guoqing, WANG Xian, HU Wenhong. Fast Solution of 6-axis Industrial Robot Workspace[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(8): 1213-1220. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220067
Citation: LI Xingchen, YANG Guoqing, WANG Xian, HU Wenhong. Fast Solution of 6-axis Industrial Robot Workspace[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2023, 42(8): 1213-1220. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220067

6轴工业机器人工作空间快速求解

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20220067
基金项目: 国家重点研发计划“智能机器人”重点专项(2018YFB1308200)
详细信息
    作者简介:

    李星辰(1997–),硕士研究生,研究方向为机器人优化设计,15292090910@163.com

    通讯作者:

    王宪,副教授,博士生导师,hnustwx@hnust.edu.cn

  • 中图分类号: TP24

Fast Solution of 6-axis Industrial Robot Workspace

  • 摘要: 由于机器人设计过程中需要反复计算机器人工作空间,提升工作空间的计算效率与精度具有重要意义。本文针对传统方法求解工作空间精度不高、速度慢的问题,提出了改进方法。用传统方法生成种子空间并离散为多个子空间,利用正态分布拓展工作空间点数量不足的子空间,并根据拓展后工作空间点的位置调整正态分布参数,得到可达工作空间。进一步,利用可操作度值评估机器人的灵活性,从可达工作空间筛选出灵活种子空间,利用可调参数的正态分布拓展灵活种子空间边界,得到灵活工作空间。以6轴机器人为对象,对本文方法进行仿真分析。结果表明,本文方法在保证求解精度的前提下可极大的提升求解效率,为后续的机器人优化设计提供了便利。
  • 图  1  6轴机器人结构示意图

    Figure  1.  6-axis robot structure diagram

    图  2  6轴机器人坐标系

    Figure  2.  6 axis robot coordinate system

    图  3  可达工作空间求解流程图

    Figure  3.  Reachable workspace solution flow chart

    图  4  灵活工作空间求解流程图

    Figure  4.  Flexible workspace solution flow chart

    图  5  机器人可达工作空间

    Figure  5.  Robots can reach the workspace

    图  6  机器人灵活工作空间

    Figure  6.  Flexible workspace for robots

    表  1  6轴机器人D-H参数表

    Table  1.   6-axis robot D-H parameter table

    ${{i} }$${ {{d} }_{ {i} } }/{\rm{mm}}$${ {{a} }_i}/{\rm{mm}}$${\alpha _{i} }/(^\circ )$${\theta _{i} }/(^\circ )$
    170000$ {\theta _{\text{1}}} $
    2030590$ {\theta _{\text{2}}} $
    3011100$ {\theta _{\text{3}}} $
    4126020090$ {\theta _{\text{4}}} $
    500−90$ {\theta _{\text{5}}} $
    6245090$ {\theta _{\text{6}}} $
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    表  2  6轴机器人关节运动范围

    Table  2.   Range of motion of 6-axis robot join

    $ i $123456
    ${ {{q} }_{\max } }/(^\circ )$ + 185 + 140 + 168 + 350 + 125 + 350
    ${ { {q} }_{ {{\rm{min} } } } }/(^\circ )$−185 + 5−120−350−125−350
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    表  3  改进蒙特卡洛法参数设置

    Table  3.   Improved Monte Carlo method parameter Settings

    ${{N} }$${{k} }$${{n} }$$ \sigma $$ \delta $${{n} }_{{f} }^{ {\text{max} } }$${ {n} }_{{l} }^{ {\text{max} } }$
    1000020 × 20
    × 20
    150$\text{π}/3$1.55300
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    表  4  可达工作空间体积随工作空间点变化表

    Table  4.   Reachable workspace volume change table with workspace points

    ${{N} }$$ 1 \times {10^5} $$ 1 \times {10^6} $$ 5 \times {10^6} $$ 1 \times {10^7} $$ 1.5 \times {10^7} $$ 2 \times {10^7} $
    $ V/{{\text{m}}^{\text{3}}} $64.42272.52474.35874.85675.16675.238
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-03
  • 网络出版日期:  2023-09-13
  • 刊出日期:  2023-08-31

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