用途：

搬運、碼垛

負載：

120-180KG

軸數：

4-6軸

機器人行走軌道是一種為機器人的行走設計的一種產品，使用行走軌道可以延長機器人的工作行程。機器人行走軌道也稱為機器人第七軸、機器人導軌等。在焊接、搬運、機械加工等行業領域都有應用。

機器人軌道主要包括軌道基座、安裝機械手的移動托盤、控制系統及安全防護裝置。機器人安裝在軌道上，使用電機驅動，具有重得定位精度高、響應速度快、運行平穩等特點。在設計軌道的時候我們添加了防塵罩，用來保護導軌、直線軸承以齒條等運動部件，增長了機器人行走軌道的使用壽命。

在設計機器人行走軌道的時候，我們需要根據工業機器人的本體重量、載重、底座尺寸來設計機器人行走軌道的整體結構，并選配適合的電機，所以不同的機器人配的軌道的價格也有所不同、一般來說國產的焊接機器人行走軌道價格要低一些，而國產的搬運機器人因為載重較重，所以價格要高。

隨著社會生產力水平的不斷提高,物料搬運領域對搬運負載以及搬運效率提出了越來越高的要求,因此高速重載碼垛機器人得到了越來越廣泛的應用。但是隨著負載的增大和速度的提高,傳統的控制方法難以滿足定位精度要求,而傳統的軌跡規劃方法也帶來了能耗過高的問題,這些問題的出現給機器人的軌跡規劃和控制方法提出了新的挑戰。針對這種需求,本文以自主開發的雙平行四邊形碼垛機器人為研究對象,從碼垛機器人實際工況出發,開展高速重載碼垛機器人能耗最優軌跡規劃及運動控制研究,提出了一種高速重載碼垛機器人能耗最優軌跡規劃方法及模糊滑模變結構控制方法,搭建了基于EtherCAT總線的碼垛機器人運動控制實驗系統,對能耗最優軌跡規劃方法及控制方法的有效性進行實驗驗證。首先,本文運用幾何法建立了碼垛機器人的運動學模型,得到其運動學正逆解以及雅可比矩陣;采用第二類拉格朗日方程建立機器人的剛體動力學模型,并考慮關節柔性進一步建立了機器人的剛柔耦合動力學模型;采用ADAMS建立了機器人的虛擬樣機模型,分析并驗證了機器人運動學和動力學模型的準確性,為后續軌跡規劃和控制算法設計奠定了基礎。其次,從節能角度提出了機器人運行速度不降低前提下的能耗最優軌跡規劃問題,建立了相應的力矩及始末點約束,并將其轉化為數學問題;運用四階R-K方法和多重打靶法對該問題進行數值求解,得到了能耗最優軌跡,并通過仿真驗證了其有效性。針對固定垛型以及機器人實際運行工況,對碼垛起始點進行優化選取,得到了使得整體碼垛過程能耗最低的起始點,并分析了起始點位置與整體能耗大小之間的關系。再次,根據機器人系統強耦合性、時變性和不確定性的特點,結合模糊控制和滑模變結構控制的優點,提出了模糊滑模變結構控制方法。該方法使用狀態反饋的形式估計末端位置以解決末端無法得到直接反饋值的問題。最后引入摩擦補償以減小關節摩擦對機器人快速啟停性能的影響。最后,搭建了基于EtherCAT總線的碼垛機器人運動控制實驗平臺,開展了機器人關節摩擦模型辨識實驗,得到了較為準確的關節摩擦模型,并開展了機器人能耗最優軌跡規劃和控制性能測試實驗。實驗結果表明,控制系統的重復定位精度能達到±0.154mm,軌跡跟蹤精度能達到±0.160mm,精度指標接近國外先進碼垛機器人指標,驗證了控制算法的有效性;能耗最優軌跡下實際能量消耗較七次多項式軌跡降低了15.308%,說明了能耗最優軌跡規劃方法的有效性。

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