目前,對(duì)機(jī)器人的使用正逐步地滲透到工業(yè)生產(chǎn)、科技、軍事、醫(yī)療以及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷�。不過,工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的機(jī)器人產(chǎn)品大多數(shù)都還停留在第一或者第二代,不僅自動(dòng)化程度不高,而且精度相對(duì)低,并存在著一些安全隱患。隨著對(duì)機(jī)械臂視覺的深入研究與應(yīng)用,與之配套的路徑規(guī)劃技術(shù)也顯得越來越重要了。本文基于六自由度機(jī)械臂,分析了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)、碰撞檢測技術(shù)、路徑規(guī)劃的算法等,設(shè)計(jì)了一套性能較為優(yōu)越的避障路徑規(guī)劃方案。論文的主要工作如下:（1）對(duì)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)建模進(jìn)行了研究。采用改進(jìn)后的D_H參數(shù)法建立了機(jī)械臂模型,并分析和推導(dǎo)了機(jī)械臂的正運(yùn)動(dòng)學(xué)以及逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,并針對(duì)逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解存在多解的情況,提出采取各個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角變化之和最小原則選出一組相對(duì)最優(yōu)解。以型號(hào)為IRB1410的六軸機(jī)械臂為例,利用MATLAB仿真軟件中的機(jī)器人仿真建模庫Robotics Toolbox建立機(jī)械臂的模型、驗(yàn)證推導(dǎo)的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解方程的正確性。最后,采用蒙特卡洛方法求解了機(jī)械臂的工作空間。（2）設(shè)計(jì)了一種采用包絡(luò)盒的碰撞檢測方法。根據(jù)機(jī)械臂的本體結(jié)構(gòu)特征對(duì)其連桿采用圓柱體進(jìn)行包絡(luò),根據(jù)障礙物具體的形態(tài),對(duì)其使... 

【文章來源】：合肥工業(yè)大學(xué)安徽省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

配送物資的智能機(jī)器人Fig1.1Intelligentrobotformaterialdistribution

第一章緒論31.2工業(yè)機(jī)器人在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1國外工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的日益完善，目前已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，相繼也出現(xiàn)了一批在全球范圍較有影響力的機(jī)器人公司。其中，瑞典的ABB公司，已經(jīng)發(fā)展了100多年，目前，ABB公司在能源革命及工業(yè)革命的時(shí)代發(fā)展潮流下，積極努力推動(dòng)著機(jī)器人行業(yè)數(shù)字化的發(fā)展，生產(chǎn)的機(jī)器人產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于裝配、焊接、搬運(yùn)、噴涂等工業(yè)生產(chǎn)的許多作業(yè)場景。FANUC作為日本比較有名的機(jī)器人制造商，生產(chǎn)的產(chǎn)品系列很多，據(jù)說超過200種，廣泛應(yīng)用在工業(yè)中許多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，其生產(chǎn)的機(jī)器人在市場所占比重屬最多。世界上工業(yè)機(jī)器人有名的頂尖制造商還有德國的KUKA公司，作為自動(dòng)控制系統(tǒng)領(lǐng)域的大拿，KUKA生產(chǎn)的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車、冶金、食品和塑料成形等行業(yè)。KUKA公司生產(chǎn)的機(jī)器人產(chǎn)品除了用于工廠的一些自動(dòng)化作業(yè)，還用于醫(yī)療行業(yè)，比如醫(yī)院的腦外科等，還有些產(chǎn)品在多部好萊塢大片中也得到應(yīng)用。如圖1.2所示為ABB和KUKA公司生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)械臂。圖1.2工業(yè)機(jī)械臂模型Fig1.2Industrialmanipulatormodel1.2.2國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀目前在國內(nèi)，由于對(duì)機(jī)器人的發(fā)展相對(duì)國外起步較晚，和國際知名機(jī)器人大制造商還存在一些差距，但最近這些年的發(fā)展勢頭卻很強(qiáng)勁。比如，新松機(jī)器人公司，它由中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所投資組建，目前，除了生產(chǎn)在普通工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)的機(jī)器人還生產(chǎn)了一批排險(xiǎn)機(jī)器人，公司的年利潤增長速度很快，據(jù)統(tǒng)計(jì)，增長大概在40%。但是，由于起步較晚的因素，使得我國很多機(jī)器人內(nèi)部零

dardD_H方法和ModifiedD_H方法。標(biāo)準(zhǔn)D_H方法是后置模型，針對(duì)六軸機(jī)械臂，把工具坐標(biāo)系與關(guān)節(jié)6坐標(biāo)系建立在一起；改進(jìn)的D_H方法是前置模型，針對(duì)六軸機(jī)械臂，把0坐標(biāo)系與關(guān)節(jié)1坐標(biāo)系建立在一起。由于改進(jìn)的D_H方法適用性更強(qiáng)，理解起來也比較方便。本文選用改進(jìn)D_H方法對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行建模。在對(duì)機(jī)械臂建模之前，首先應(yīng)該理清楚一些基本概念。其中，關(guān)節(jié)是指連接2個(gè)桿件的部分。為了方便，把基座定義為連桿0，關(guān)節(jié)1是指連接連桿0和1的部分，后面以此類推。要想知道末端與基座間的位姿變換關(guān)系，首先要求出相鄰兩關(guān)節(jié)的關(guān)系。圖2.2表示了任意相鄰兩個(gè)關(guān)節(jié)位姿關(guān)系。注意這里有兩條很重要的線，一個(gè)是關(guān)節(jié)的軸線，另一個(gè)是兩個(gè)相鄰關(guān)節(jié)的軸線之間的公共法線，用D-H參數(shù)建模分析時(shí)，把這兩條線分別定義為關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的Z軸和X軸。接下來，逐步地分析和確定關(guān)節(jié)坐標(biāo)系中的iZ軸，原點(diǎn)iO，iX軸以及iY軸。圖2.2任意相鄰的兩個(gè)關(guān)節(jié)位姿關(guān)系Fig2.2Positionandposturerelationshipofanytwoadjacentjoints


本文編號(hào)：3092080