基于四元數(shù)的工業(yè)機器人姿態(tài)規(guī)劃與插補算法的研究.pdf

1、隨著工業(yè)4.0時代的到來，機器人正往高速、高精的方向邁進。機器人末端姿態(tài)規(guī)劃與插補作為機器人末端運動平穩(wěn)性和綜合性能的決定因素之一，尚存在研究不夠全面、姿態(tài)樣條算法較為復(fù)雜、難以滿足機器人實時性等問題。由此，引用四元數(shù)對機器人的姿態(tài)曲線構(gòu)造、速度規(guī)劃、實時插補等進行研究。
　　本文詳細闡述了四元數(shù)常見運算和性質(zhì)。并引用四元數(shù)作為姿態(tài)插補的描述方式對機器人姿態(tài)曲線中的Slerp（Spherical Linear Interpolat

2、ion）插補曲線和四元數(shù)Bezier樣條曲線進行構(gòu)造。基于對各曲線角速度的分析，驗證了各構(gòu)造曲線的平滑性。在姿態(tài)構(gòu)造曲線的基礎(chǔ)上，對其曲線拼接后過渡點處一、二階導(dǎo)數(shù)進行推導(dǎo)和驗算，證明了拼接曲線滿足二階幾何連續(xù)。研究了各曲線角位移的計算及速度規(guī)劃中相關(guān)參數(shù)的確定。以角位移為統(tǒng)一規(guī)劃參數(shù)，提出了一種可拓展的速度規(guī)劃算法。采用T型速度規(guī)劃，詳細闡述了速度規(guī)劃算法的詳細設(shè)計與速度的協(xié)同處理。在姿態(tài)構(gòu)造曲線和速度規(guī)劃的基礎(chǔ)上，研究了區(qū)域過渡中樣