【摘要】：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,工業(yè)機器人進行作業(yè)的環(huán)境和作業(yè)任務(wù)變得越來越復(fù)雜,人們對工業(yè)機器人的路徑規(guī)劃要求也變得越來越高,因此工業(yè)機器人在運動過程中與障礙物的干涉判斷問題成為機器人路徑規(guī)劃技術(shù)研究中的重要部分。本文在研究了機器人運動學(xué)建模的基礎(chǔ)上,通過比較連桿與障礙物的軸線距離和軸角大小兩種方法,對機器人工作狀態(tài)進行了干涉判斷。在此基礎(chǔ)上,改進了快速擴展隨機樹(Rapidly-Exploring-Random Tree,RRT)算法,提升了它的穩(wěn)定性,并將之應(yīng)用于路徑規(guī)劃,取得了較好的效果。具體研究內(nèi)容包括以下幾個方面:首先,本文對機器人運動學(xué)相關(guān)理論進行分析研究,進一步了解機器人位姿、坐標變換等內(nèi)容。以Motoman ES165D機器人為研究對象,建立了D-H參數(shù)模型,并對其進行正運動學(xué)與逆運動學(xué)方程求解。其次,進行了機器人連桿之間以及與障礙物之間的干涉判斷方法研究。本文所采用方法一種是基于軸線距離進行干涉判斷,另一種是基于障礙物與連桿之間的軸角進行干涉判斷,兩種方法都是通過將障礙物的位置參數(shù)轉(zhuǎn)換成判斷條件,判斷是否有干涉狀況發(fā)生,提高了干涉判斷精度。為解決空間中三維數(shù)據(jù)計算量大且復(fù)雜的問題,本文將機器人連桿與障礙物簡化為圓錐體或圓柱體,然后對簡化后的連桿與障礙物進行平面投影,將三維干涉問題轉(zhuǎn)化為二維干涉問題,降低了算法復(fù)雜度,提高了運算速度與效率。然后,針對傳統(tǒng)快速擴展隨機樹算法隨機性大、收斂速度慢,路徑非最優(yōu)等問題,對其進行了改進。改進的算法是通過引入方向向量,在擴展節(jié)點時以方向向量為基準方向選擇節(jié)點,逐漸增加葉子節(jié)點,降低了節(jié)點的隨機性,提高了擴展速度。仿真結(jié)果表明,改進后的RRT算法路徑中隨機節(jié)點數(shù)減少,規(guī)劃得到的路徑更優(yōu)。最后,借助Unity3D軟件,對機器人干涉判斷方法以及改進的RRT算法進行三維虛擬仿真,直觀地呈現(xiàn)出機器人在改進RRT算法下的避障路徑規(guī)劃過程。
【圖文】：

圖2.1位置表示Fig.2.1Positionrepresentation

圖 2.2 方位表示Fig. 2.2 Azimuth representation B 在空間中的位姿（位置和姿態(tài)），通。在對坐標系{B}的坐標原點選取時，于參考坐標系{A}，坐標系{B}的原點轉(zhuǎn)矩陣ABR 描述。剛體 B 的位姿可由坐 A AB BoB R p時，可將式（2.9）中的旋轉(zhuǎn)矩陣ABR 將式（2.9）中的位置矢量 0ABop 即可同的坐標系中對其的表達也是不同的。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP242.2

【參考文獻】

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本文編號：2604838