開放式工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)及運(yùn)動(dòng)規(guī)劃.pdf

1、從1954年 George Devol發(fā)明了世界上第一臺(tái)機(jī)器人到現(xiàn)在,全世界已經(jīng)有多家著名的工業(yè)機(jī)器人公司,如KUKA, YASKAWA, ABB, FANUC等?？墒枪I(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件架構(gòu)和軟件架構(gòu)缺幾乎都不是開放式的。隨著用戶對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)二次開發(fā)的需求的提升,傳統(tǒng)的封閉式的系統(tǒng)架構(gòu)的缺點(diǎn)日益彰顯?；诖?本文設(shè)計(jì)了一種開放式的工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng),詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的軟硬件架構(gòu)。并且以六自由度機(jī)器人為研究對(duì)象搭建了包括機(jī)械本體和

2、電控系統(tǒng)在內(nèi)的硬件系統(tǒng),設(shè)計(jì)了包括運(yùn)動(dòng)規(guī)劃和人機(jī)界面的完整的機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件。并且在此平臺(tái)上對(duì)軟件系統(tǒng)的算法做了進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。
　　首先,本文分析了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)中的一些代表性問(wèn)題,比如運(yùn)動(dòng)學(xué)建模和奇異點(diǎn)。隨后提出了一些創(chuàng)新的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)規(guī)劃算法,并將其集成在了工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中。在姿態(tài)的規(guī)劃中采用了四元數(shù)和球面線性插值,通過(guò)線性插值可以得到角速度恒定的平滑的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)避免傳統(tǒng)插值算法的萬(wàn)向節(jié)鎖死、數(shù)據(jù)冗余等問(wèn)題。在速度