三維空間機械臂路徑規(guī)劃及減振運動控制.pdf

1、機械臂的研究內容主要包括運動學和動力學兩大類,而避障路徑規(guī)劃與柔性機械臂的減振運動控制一直是機械臂運動學和動力學中的重要內容,本論文的研究工作就是從這兩方面來開展的。
　　本論文路徑規(guī)劃研究基于SCARA型機器人。分析了其機械臂的特點,選擇C空間作為規(guī)劃空間。根據障礙物的高度決定障礙是否與機械臂兩轉動連桿發(fā)生干涉,分為全干涉情形和半干涉情形分別建立平面內的C-空間障礙。考慮末端執(zhí)行器在豎直方向上的位置只由上下升降關節(jié)決定,可先建立

2、平面內的C-空間。對于三維空間,可在平面的基礎上利用微元的方法將平面C空間障礙在第三維度上進行拉伸。
　　C空間障礙建立后,將C空間柵格化,得到離散化的C-空間。然后運用A*算法和蟻群算法分別進行路徑搜索,比較這兩種算法搜索的效能,取其結果較好的作為最終的規(guī)劃方法。
　　規(guī)劃路徑完成后,采用基于Adams的虛擬樣機技術進行避障運動仿真,仿真結果表明了路徑的準確性。在此基礎上,再用SCARA機器人RBT-4S01S進行驗證性實

3、驗,實驗的結果進一步驗證了路徑規(guī)劃的準確性及可行性。
　　以上是基于時間最短優(yōu)先策略的運動學路徑規(guī)劃,機械臂運動時間越短則速度越快,振動則較難避免,這便是柔性臂的振動問題。本論文提出了一種以抑制柔性臂殘余振動為目的的運動軌跡規(guī)劃策略。首先運用假設模態(tài)法,通過Lagrange方程建立起系統(tǒng)的動力學方程。由于殘余振動的大小主要由一階模態(tài)決定,則可單獨分離出一階模態(tài)動力學方程,再線性化,通過振動的初始與終止條件設計連桿端點的振動曲線,然