MOTOMAN機器人軌跡規(guī)劃和控制系統的研究與設計.pdf

1、在工業(yè)機器人的研究和設計過程中，運動學系統的關鍵技術，如運動學方程的正解、運動學方程的反解、運動軌跡規(guī)劃算法，在國內外一直處于研討之中。本文對時間最優(yōu)的機器人運動軌跡做了深入研究，應用B樣條曲線擬合機器人軌跡。并以MOTOMAN-HP3為實驗平臺設計出一種集通信、運動學計算、軌跡規(guī)劃、三維動態(tài)仿真為一體的機器人控制系統。 論文首先介紹了MOTOMAN-HP3機器人系統的組成，在該機器人結構分析和參數分析的基礎上，采用D-H方法建

2、立了其運動學模型，根據變換方程推導出HP3型機器人正運動學方程，并提出只需要一次矩陣逆乘的逆運動學求解算法。 其次詳細分析了機器人軌跡規(guī)劃的一般性問題，提出了以時間最優(yōu)為機器人軌跡優(yōu)化目標，應用B樣條曲線構造機器人軌跡，建立其優(yōu)化模型；并利用MATLAB進行HP3機器人運動仿真和軌跡規(guī)劃實例仿真，仿真結果能夠以三維圖直觀形象地反饋到屏幕上，可以快速準確地對機器人運動進行分析；且對機器人各關節(jié)和末端執(zhí)行器的位移、角速度和角加速度進

3、行了曲線仿真。 再次，論文應用VCH-構建了MOTOMAN機器人控制系統平臺，通過Ethernet方式建立了機器人控制柜NX100和主控計算機間的通信，實現機器人正逆運動學求解、軌跡規(guī)劃以及調用仿真模塊ROSTY模擬機器人實際工作狀態(tài)的三維動態(tài)仿真功能。 最后，通過機器人搬運任務和書寫字母實驗進行了驗證。利用三維動態(tài)仿真，模擬整個作業(yè)完成情況，圖形顯示運行軌跡，檢查發(fā)生碰撞的可能性及機器人運動軌跡是否合理，利用通信接口傳