六自由度機(jī)器人的運(yùn)動優(yōu)化和軌跡規(guī)劃算法研究.pdf

1、作為一種先進(jìn)的生產(chǎn)工具,機(jī)器人已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域,在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著越來越突出的作用。工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人中的一個重要分支,是機(jī)器人領(lǐng)域的重要研究發(fā)展方向。采用工業(yè)機(jī)器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動生產(chǎn)率,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化,改善勞動條件,減輕勞動強(qiáng)度的一種有效手段。對工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動軌跡規(guī)劃和控制的研究,一直受到人們的普遍關(guān)注。
　　 本文在運(yùn)動學(xué)和軌跡規(guī)劃方面研究六自由度機(jī)器人的工作性能。在傳統(tǒng)機(jī)器人機(jī)械手位置逆解方法的基礎(chǔ)上,將

2、倍四元數(shù)引入逆運(yùn)動學(xué)分析中,建立一種具有一定通用性的逆解算法。深入研究了機(jī)器人的軌跡規(guī)劃算法,同時(shí)基于軟件程序驗(yàn)證了運(yùn)動學(xué)分析和軌跡規(guī)劃的正確性和可行性。
　　 論文首先對機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,建立了機(jī)器人連桿坐標(biāo)系及參數(shù)表,著重論述了運(yùn)用D—H方法建立其運(yùn)動學(xué)模型,推導(dǎo)出機(jī)器人的正運(yùn)動學(xué)公式。針對機(jī)器人運(yùn)動學(xué)逆解問題,給出了代數(shù)法和倍四元數(shù)法,重點(diǎn)推導(dǎo)了倍四元數(shù)形式的坐標(biāo)系之間相對位姿變換表達(dá)式,建立了倍四元數(shù)形式的運(yùn)動學(xué)方

3、程。
　　 根據(jù)機(jī)器人軌跡規(guī)劃技術(shù),討論了機(jī)器人關(guān)節(jié)空間和直角空間的軌跡規(guī)劃算法。重點(diǎn)分析了關(guān)節(jié)空間中的三次多項(xiàng)式和拋物線過渡的插值方法。在直角空間中,則深入研究了三維空間直線、圓弧、樣條曲線的構(gòu)造方法。
　　 借助Matlab平臺下的Robotics Toolbox機(jī)器人工具箱對六自由度機(jī)器人進(jìn)行建模,確定了運(yùn)動學(xué)問題求解及軌跡規(guī)劃算法的實(shí)現(xiàn)策略。對比了傳統(tǒng)代數(shù)法與倍四元數(shù)法的逆解結(jié)果,證明了倍四元數(shù)法能夠完全求出一般