鏡片智能檢測(cè)的SCARA機(jī)械臂軌跡規(guī)劃信息研究

崔鼎 郝南海 郭陽(yáng)寬

摘要：本文設(shè)計(jì)了用于鏡片檢測(cè)工序的SCARA機(jī)械臂系統(tǒng)并對(duì)其抓取鏡片的軌跡規(guī)劃進(jìn)行了研究。搭建機(jī)械臂硬件系統(tǒng)并對(duì)比使用三次多項(xiàng)式插值算法和五次多項(xiàng)式插值法算法進(jìn)行軌跡規(guī)劃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明五次多項(xiàng)式插值算法對(duì)機(jī)械臂運(yùn)行沖擊更小。

關(guān)鍵詞：鏡片檢測(cè);機(jī)械臂;軌跡規(guī)劃;多項(xiàng)式插值

中圖分類號(hào)：TP27 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ?文章編號(hào)：1007-9416（2020）06-0000-00

0 引言

在工作的鏡片檢測(cè)工序中，工人需要從傳輸帶上拿取鏡片并放置到檢測(cè)工作臺(tái)上，待檢測(cè)完畢后再放置傳送帶上。由于檢測(cè)樣品數(shù)量大、品種多，這種方法不僅耗時(shí)長(zhǎng)、效率低。而且長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械工作對(duì)工人的身體也會(huì)造成潛在的危害[1-2]。鑒于機(jī)械臂工作具有高精度、高效率、高實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)[3]，本文設(shè)計(jì)了一款用于鏡片檢測(cè)工序的SCAR機(jī)械臂系統(tǒng)。

1 SCARA機(jī)械臂系統(tǒng)設(shè)計(jì)

機(jī)械臂系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)如圖1所示。由傳送帶A和C、檢測(cè)臺(tái)B、機(jī)械臂、計(jì)算機(jī)組成。當(dāng)鏡片由傳送帶A輸送到檢測(cè)臺(tái)B時(shí)，機(jī)械臂末端通過(guò)吸盤(pán)抓取鏡片運(yùn)動(dòng)到檢測(cè)點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)完畢后，機(jī)械臂根據(jù)檢測(cè)結(jié)果抓取鏡片置到傳送帶C送走。

2 機(jī)械臂軌跡規(guī)劃

當(dāng)起始點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)中間的路徑?jīng)]有障礙物時(shí)，以機(jī)械臂的軌跡為研究對(duì)象，采用三次多項(xiàng)式插值法和五次多項(xiàng)式插值法分別對(duì)其進(jìn)行軌跡規(guī)劃，通過(guò)對(duì)比兩種插值法的效果，選取效果更優(yōu)者對(duì)SCARA機(jī)械臂進(jìn)行軌跡規(guī)劃。

（1）三次多項(xiàng)式插值法。

（2）五次多項(xiàng)式插值法。

為了在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)同時(shí)對(duì)起始點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)的角度、角速度、角加速度提出約束，采用五次多項(xiàng)式插值法對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行軌跡規(guī)劃，設(shè)關(guān)節(jié)角運(yùn)動(dòng)滿足以下公式：

3 實(shí)驗(yàn)與分析

規(guī)定機(jī)械臂在2s內(nèi)從0運(yùn)動(dòng)到1.57rad，圖2為關(guān)節(jié)軌跡變化曲線?？梢钥吹饺味囗?xiàng)式軌跡規(guī)劃的角位移、速度曲線都是光滑的，但是加速度在開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)候并不為0，意味著機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束存在運(yùn)動(dòng)突變;五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)的角位移、速度曲線均光滑，加速度在開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)候?yàn)?，意味著機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的開(kāi)始和結(jié)束不存在沖擊了。

4 結(jié)語(yǔ)

本文完成了用于鏡片檢測(cè)的SCARA機(jī)械臂系統(tǒng)的搭建。針對(duì)機(jī)械臂抓取鏡片從傳送帶運(yùn)動(dòng)到檢測(cè)點(diǎn)的軌跡規(guī)劃問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)表面，五次多項(xiàng)式插值法規(guī)劃的軌跡的角度、角速度、角加速度曲線更平穩(wěn)，對(duì)機(jī)械臂的沖擊更小。

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收稿日期：2020-04-14

作者簡(jiǎn)介：崔鼎（1992—），男，江蘇鹽城人，碩士，研究方向：機(jī)器人及其控制。

通訊作者：郝南海（1963—），男，山東威海人，博士，北京信息科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院教授，研究方向：先進(jìn)制造技術(shù)、工業(yè)工程。