工業(yè)機器人上層控制系統(tǒng)的研究與設計.pdf

1、隨著科學技術的不斷進步,工業(yè)機器人相關技術也在不斷向前發(fā)展,控制系統(tǒng)作為機器人的大腦已成為工業(yè)機器人領域的一個熱門研究方向。為此,本文重點研究了控制系統(tǒng)中的軌跡規(guī)劃部分,使用五次均勻B樣條函數(shù)插值關鍵路徑點,同時使用混合遺傳算法處理機器人軌跡的相關約束,最終實現(xiàn)了兼顧時間最優(yōu)與沖擊最優(yōu)的二次軌跡規(guī)劃方案。
　　首先,本文全面總結(jié)了國內(nèi)外有關軌跡規(guī)劃的研究成果,詳細分析了三種常見的軌跡規(guī)劃優(yōu)化方案——最優(yōu)時間軌跡規(guī)劃、最優(yōu)能量軌跡規(guī)

2、劃和最優(yōu)沖擊軌跡規(guī)劃的優(yōu)缺點。最優(yōu)時間軌跡規(guī)劃沒有考慮到?jīng)_擊因素的影響,對沖擊還能作進一步優(yōu)化,因此本文提出了一種二次軌跡規(guī)劃方案,即先通過最優(yōu)時間軌跡規(guī)劃得到最小執(zhí)行時間,然后在最小執(zhí)行時間內(nèi)進行最優(yōu)沖擊軌跡規(guī)劃,進而規(guī)劃出一條既高效又平滑的運動軌跡。同時考慮到最優(yōu)軌跡規(guī)劃比較耗時,因此采用離線規(guī)劃在線插值的策略。
　　然后,本文使用MATLAB配合Robotics Toolbox工具箱對二次軌跡規(guī)劃方案進行了離線仿真。由于五次

3、均勻B樣條曲線不僅能夠保證了各關節(jié)速度和加速度連續(xù)性還能保證了各關節(jié)沖擊的連續(xù)性,連續(xù)平滑的沖擊可以減少機械振動,延長機器人的工作壽命,因此本文選用B樣條函數(shù)軌跡規(guī)劃的插值函數(shù)。由于普通的遺傳算法只能有效的處理不等式約束,對等式約束的處理效果不好,而罰函數(shù)法卻能夠很好的處理等式約束,所以本文結(jié)合兩種優(yōu)化算法的優(yōu)點提出一種混合遺傳算法,有效解決了軌跡規(guī)劃中運動學與動力學約束。選用PUMA560為對象進行仿真與實驗,結(jié)果表明,該方案可以獲得