操作对象的自动定位和机器人示教是机器人应用基础研究中的关键问题,对此开展研究工作具有重要的应用价值和理论意义。本文在中科院先导课题支持下,针对种子取样过程中操作对象的自动定位和机器人示教问题,设计并实现了种子切削取样机器人系统,解决了种子取样过程的自定位和示教问题,并通过实验证明了所提方法的正确性。论文的主要工作如下:1.依据种子切削取样课题任务的要求,结合国内外育种专家对种子取样自动化装备的需求,设计并实现了一种作物种子切削取样机器人系统,编写了上位机程序,解决了取样过程的自定位和直接示教问题。2.针对种子切削取样机器人系统中取样操作的自定位问题,分析了种子取样盒的几何结构特点,提出了基于几何约束的机器人自标定方法。该自标定方法基于种子取样盒坐标点的几何约束关系,利用取样盒坐标系与机器人基坐标系的齐次坐标变换方法,解决了取样操作中的自定位问题,实现了取样点坐标位置的自动获取。3.为了实现取样过程中机器人直接示教功能,研究了机器人直接示教问题,采用基于位置调整的主动柔顺控制方法,在ER6C60上开发了一种基于拖曳的机器人直接示教系统。该直接示教系统采用了基于力传感器的主动柔顺控制算法,利用多维力传感器获得外部的示教力/力矩信息,将经力坐标变换后的力信号矢量转换为机器人的位置调整量,达到了顺应性控制的目的。上位机采用基于MFC对话框程序,从而实现了机器人的直接牵引示教功能。4.实验表明,基于几何约束的自标定方法计算的种子坐标位置与实际位置坐标误差小于0.8 mm,满足课题需求。此方法测量过程简单,成本低,定位精度高,对解决工件坐标的自定位问题具有借鉴意义。基于位置控制策略的直接示教方法使得机器人很好地跟踪示教作用力,直接示教系统的可靠性得到了实验的验证。该示教方法适用于封闭的机器人控制系统,通用性较好。