面向数字孪生的机械臂抓取系统碰撞检测方法的研究.pdf

２０２４年４月机床与液压Ａｐｒ２０２４

第５２卷第８期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ５２Ｎｏ８

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ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ１００１３８８１２０２４０８０２６

文献引用：苏赫朋，苗鸿宾，纪慧君，等．面向数字孪生的机械臂抓取系统碰撞检测方法的研究［Ｊ］．机床与液压，２０２４，５２

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（８）：１５９１６６．

Ｃｉｔｅａｓ：ＳＵＨｅｐｅｎｇ，ＭＩＡＯＨｏｎｇｂｉｎ，ＪＩＨｕｉｊｕｎ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｃｏｌｌｉｓｉｏｎｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｇｒａｓｐｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｉｇｉｔａｌｔｗｉｎｍａｎｉｐｕ⁃

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ｌａｔｏｒ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２４，５２（８）：１５９１６６．

面向数字孪生的机械臂抓取系统碰撞检测方法的研究

１１，２１１１

苏赫朋，苗鸿宾，纪慧君，申光鹏，余浪

（１中北大学机械工程学院，山西太原０３００５１；

２山西省深孔加工工程技术研究中心，山西太原０３０１９９）

摘要：机械臂运行过程中，机械臂之间及机械臂与外部环境中的人和物易发生碰撞，造成财产损失或人员受伤甚至死

亡。针对此，在对比分析目前主流的路径规划算法后，将卷积神经网络与ＲＲＴＣｏｎｎｅｃｔ算法进行融合，弥补了原始算法随

机性强、算法执行效率慢等缺点；同时将数字孪生引入到碰撞检测过程中，建立起虚实系统之间的数据交互，实现对抓取

系统的实时监测。最后，基于ＣｏｐｐｅｌｉａＳｉｍ软件搭建了机械臂孪生仿真平台并开展了仿真实验。结果表明：提出的检测方法

具有抓取精度高、稳定性强及可靠性高的优势。

关键词：工业机械臂；路径规划；数字孪生；碰撞检测

中图分类号：ＴＰ２４２

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＣｏｌｌｉｓｉｏｎＤｅｔｅｃｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄｏｆＧｒａｓｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍｆｏｒＤｉｇｉｔａｌＴｗｉｎＭａｎｉｐｕｌａｔｏｒ

１１，２１１１

ＳＵＨｅｐｅｎｇ，ＭＩＡＯＨｏｎｇｂｉｎ，ＪＩＨｕｉｊｕｎ，ＳＨＥＮＧｕａｎｇｐｅｎｇ，ＹＵＬａｎｇ

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｈｉｎａ，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３００５１，Ｃｈｉｎａ；

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２．ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＤｅｅｐｈｏｌｅＭａｃｈｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＴａｉｙｕａｎＳｈａｎｘｉ０３０１９９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｕｒｉｎｇｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ，ｉｔｉｓｐｒｏｎｅｔｏｃｏｌｌｉｓｉｏｎａｍｏｎｇｔｈｅｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓａｎｄｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｗｉｔｈｐｅｏｐｌｅａｎｄ

ｏｂｊｅｃｔｓｉｎｔｈｅｅｘｔｅｒｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｐｒｏｐｅｒｔｙｄａｍａｇｅｏｒｉｎｊｕｒｙｏｒｅｖｅｎｄｅａｔｈ．Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｉｓ，ａｆｔｅｒｃｏｍｐａｒｉｎｇａｎｄａｎａｌｙｚｉｎｇ

ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｍａｉｎｓｔｒｅａｍｐａｔｈ