串聯(lián)機(jī)器人軌跡規(guī)劃研究及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、隨著傳感器，生物醫(yī)學(xué)、仿生學(xué)、機(jī)構(gòu)學(xué)等學(xué)科關(guān)鍵技術(shù)研究的不斷突破，機(jī)器人在各個(gè)交叉學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)的使用越來越活躍。根據(jù)工作環(huán)境的不同，機(jī)器人的表現(xiàn)方式也有所區(qū)別。有用于醫(yī)療檢查或?qū)嶒?yàn)的小型仿人機(jī)器人，有用于特殊工況（如需要井下或深水操作）的機(jī)器人，有用于快速穩(wěn)定抓取的并聯(lián)機(jī)器人，有用于航天的空中機(jī)器人等，目前，工業(yè)串聯(lián)機(jī)器人的應(yīng)用最為廣泛與成熟，我國對用于制造生產(chǎn)的機(jī)器人的需求量占國際總需求量的比重最大，故自主研發(fā)工業(yè)機(jī)器人的相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)是

2、一項(xiàng)很有意義的工作。論文的主要內(nèi)容有:
　　(1)對國內(nèi)外學(xué)者在機(jī)器人軌跡規(guī)劃領(lǐng)域的研究方法、算法應(yīng)用及成果作了相關(guān)概述。然后以六自由度串聯(lián)工業(yè)機(jī)器人為研究對象，在利用改進(jìn)的D-H坐標(biāo)系法建立連桿模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了串聯(lián)機(jī)器人的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解公式，并對RB08機(jī)器人作了運(yùn)動(dòng)學(xué)算法的實(shí)例求解。
　　(2)分析推導(dǎo)了機(jī)器人在任務(wù)空間的空間直線、空間圓弧和空間三次樣條軌跡規(guī)劃算法以及在關(guān)節(jié)空間的B樣條軌跡插補(bǔ)算法，并在MATLAB

3、軟件中分析對比了三次B樣條和五次B樣條插補(bǔ)的實(shí)際效果，最終選取了位置、速度、加速度和加加速度均光滑的五次B樣條作為本文控制系統(tǒng)在關(guān)節(jié)空間內(nèi)的樣條插補(bǔ)。
　　(3)對機(jī)器人控制系統(tǒng)功能需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分析了系統(tǒng)PLC時(shí)序及其開發(fā)流程，然后在Windows環(huán)境下，基于VS2010，在上面推導(dǎo)得到的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃算法的基礎(chǔ)上，開發(fā)了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件，該軟件主要包括主人機(jī)界面、在線示教、軌跡規(guī)劃、MDI運(yùn)動(dòng)控制和軟PLC等功能

4、模塊。
　　(4)利用UMAC自身的PID調(diào)試工具軟件對系統(tǒng)PID進(jìn)行了整定。通過階躍輸入實(shí)驗(yàn)，得到了響應(yīng)特性良好的的比例、積分和微分參數(shù)，然后在此基礎(chǔ)上，加入速度前饋和加速度前饋環(huán)節(jié)，并通過正弦函數(shù)輸入實(shí)驗(yàn)得到了較好的速度以及加速度前饋系數(shù)。最后，通過機(jī)器人末端執(zhí)行器的三次樣條路徑規(guī)劃實(shí)驗(yàn)測試了系統(tǒng)軟件的正確性和可行性。
　　本文研究開發(fā)的機(jī)器人控制系統(tǒng)功能軟件已能基本滿足其點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，輪廓運(yùn)動(dòng)等普遍的運(yùn)動(dòng)需求，為以后對機(jī)