【摘要】：隨著工業(yè)機(jī)器人的廣泛運(yùn)用,我國(guó)的制造技術(shù)蒸蒸日上,正在朝自動(dòng)化程度較高的先進(jìn)裝備發(fā)展。軌跡規(guī)劃作為本文的研究主題,是六自由度臂式噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。為了能夠使噴涂機(jī)器人的運(yùn)行更加光滑順暢,本文擬采用自適應(yīng)可控算法對(duì)機(jī)器人軌跡進(jìn)行規(guī)劃。首先,本文利用DH矩陣變換來(lái)對(duì)本文的六自由度臂式機(jī)器人進(jìn)行數(shù)學(xué)模型的建立,并根據(jù)對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算機(jī)器人的正運(yùn)動(dòng)學(xué)和逆運(yùn)動(dòng)學(xué)。為了解決機(jī)器人軌跡規(guī)劃中路徑插補(bǔ)不光滑、連續(xù)性不好等問(wèn)題,本文從三個(gè)層面對(duì)機(jī)器人軌跡進(jìn)行規(guī)劃,分別為自適應(yīng)速度規(guī)劃層、空間位姿路徑擬合層以及前瞻速度控制層:在自適應(yīng)速度規(guī)劃層,相較于梯型速度規(guī)劃和正弦速度規(guī)劃,本文利用S型曲線,設(shè)計(jì)了兩種能夠自適應(yīng)各種情況的S型速度規(guī)劃器;在空間位姿路徑擬合層,將機(jī)器人的空間路徑分割成空間位置和姿態(tài)兩個(gè)方面擬合,提出用三次B樣條插補(bǔ)解決位置空間的平滑過(guò)渡問(wèn)題,采用單位四元數(shù)進(jìn)行機(jī)器人的姿態(tài)解算并用球面插補(bǔ)曲線對(duì)姿態(tài)空間位置軌跡進(jìn)行擬合;在前瞻速度控制層,計(jì)算出路徑中曲率較大的點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記,限制此處的速率保證機(jī)器人能夠在高曲率點(diǎn)能夠平穩(wěn)運(yùn)行,然后對(duì)需要頻繁加減速的路徑上進(jìn)行速度優(yōu)化,在符合機(jī)器人軌跡規(guī)劃條件的基礎(chǔ)上對(duì)該段路徑的速度優(yōu)化,防止機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中頻繁啟停。最后,利用MATLAB軟件對(duì)本文的自適應(yīng)可控軌跡規(guī)劃算法進(jìn)行仿真,驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的算法是可行的。
[Abstract]:With the wide application of industrial robots, the manufacturing technology of our country is booming and developing towards the advanced equipment with higher degree of automation. Trajectory planning is a key part of the control system of a six-DOF arm spraying robot as a research topic in this paper. In order to make the spraying robot run more smoothly, the adaptive controllable algorithm is used to plan the trajectory of the robot. Firstly, the DH matrix transformation is used to establish the mathematical model of the six-degree-of-freedom manipulator, and the forward and inverse kinematics of the robot are calculated according to the corresponding mathematical model. In order to solve the problems of path interpolation and poor continuity in robot trajectory planning, this paper plans the robot trajectory from three levels, which are adaptive speed planning layer. In the adaptive velocity planning layer, compared with the trapezoidal velocity planning and sinusoidal velocity planning, the S-type curve is used in this paper. In this paper, two kinds of S-type velocity planners are designed, which can adapt to all kinds of situations, and divide the space path of robot into two aspects: space position and attitude fitting in the space pose path fitting layer. The cubic B-spline interpolation is used to solve the smooth transition problem of position space. The attitude solution of robot is carried out by using unit quaternion and the spherical interpolation curve is used to fit the position trajectory of attitude space. The points with large curvature in the path are calculated to be marked, and the speed limit here is limited to ensure that the robot can run smoothly at the high curvature point, and then optimize the speed on the path that requires frequent acceleration and deceleration. In order to prevent the robot from starting and stopping frequently in the course of motion, the speed of the path is optimized on the basis of the robot trajectory planning condition. Finally, the adaptive controllable trajectory planning algorithm is simulated by MATLAB software, and the feasibility of the proposed algorithm is verified.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2138530