本文關鍵詞：工業(yè)機器人自適應軌跡平滑過渡算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著工業(yè)機器人的應用場合越來越多,對機器人運動規(guī)劃的要求也越來越嚴格。尤其是機器人任務空間中的位置規(guī)劃和姿態(tài)規(guī)劃對機器人的工作精度和工作效率具有非常重要的作用。由此,本文針對機器人末端位置和姿態(tài)路徑的平滑過渡算法以及連續(xù)的自適應速度規(guī)劃算法進行研究。作為研究基礎,本文分析了幾種典型的機器人末端位置和姿態(tài)基本路徑,確定了各種路徑的構造算法。在此基礎上,研究了位置和姿態(tài)路徑的平滑過渡算法。提出了三次非均勻B樣條作為位置過渡路徑,根據(jù)過渡點及切線方向等條件,反解出控制點,從而構造出平滑的位置路徑。針對姿態(tài)過渡路徑,提出了三次均勻四元數(shù)樣條,根據(jù)基本姿態(tài)路徑平滑過渡條件,反解出過渡路徑的控制點及節(jié)點向量,進而得到平滑的姿態(tài)路徑。本文對位置和姿態(tài)軌跡規(guī)劃算法進行了深入研究。首先由平滑路徑推導出位置長度和姿態(tài)角位移的表達式,針對位置或姿態(tài)樣條曲線,分析了曲線導數(shù)與速度之間的關系,采用了辛普森公式進行數(shù)值積分,解決了位置或姿態(tài)樣條路徑的長度或角位移的計算問題;然后運用自適應S型速度規(guī)劃算法對位置和姿態(tài)平滑路徑進行連續(xù)的速度規(guī)劃;最后以位置和姿態(tài)軌跡的最大運行時間為參考量對位置或姿態(tài)軌跡進行同步處理。在MATLAB中搭建了六自由度串聯(lián)機器人的運動仿真平臺,將本文研究算法由機器人運動學逆解得到關節(jié)值,通過觀察關節(jié)角度、角速度等信息,從而驗證了本文算法的正確性和有效性。
【關鍵詞】：樣條曲線 四元數(shù) 平滑過渡 S型速度規(guī)劃 位姿同步
【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 位姿軌跡規(guī)劃研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 機器人軌跡規(guī)劃11-12
• 1.2.2 位置過渡軌跡規(guī)劃12
• 1.2.3 姿態(tài)過渡軌跡規(guī)劃12-13
• 1.3 論文主要研究內容13-16
• 1.3.1 主要研究內容13-14
• 1.3.2 論文結構14-16
• 2 機器人的數(shù)學基礎及正逆解16-30
• 2.1 機器人數(shù)學基礎16-22
• 2.1.1 位姿表示方法16-19
• 2.1.2 機器人坐標變換19-22
• 2.2 機器人正逆解（位置）22-29
• 2.2.1 D-H參數(shù)建模22-24
• 2.2.2 機器人正解（位置）24-25
• 2.2.3 機器人逆解（位置）25-29
• 2.3 本章結論29-30
• 3 典型的位姿基本路徑30-40
• 3.1 位置基本路徑30-36
• 3.1.1 直線路徑30-31
• 3.1.2 圓弧路徑31-34
• 3.1.3 B樣條路徑34-36
• 3.2 姿態(tài)基本路徑36-39
• 3.2.1 球面線性插值路徑36-37
• 3.2.2 四元數(shù)樣條路徑37-39
• 3.3 本章結論39-40
• 4 位姿平滑過渡路徑40-58
• 4.1 引言40-41
• 4.2 位置平滑過渡路徑構造41-48
• 4.2.1 位置過渡路徑的必要條件42-44
• 4.2.2 位置過渡控制點求解44-46
• 4.2.3 位置過渡節(jié)點向量求解46-48
• 4.3 姿態(tài)平滑過渡路徑構造48-54
• 4.3.1 姿態(tài)過渡路徑的必要條件49-50
• 4.3.2 姿態(tài)過渡節(jié)點向量求解50
• 4.3.3 姿態(tài)過渡控制點反解50-54
• 4.4 位姿過渡路徑長度正反向擬合54-57
• 4.4.1 過渡路徑長度（角位移）擬合54-55
• 4.4.2 過渡軌跡反向擬合55-57
• 4.5 本章結論57-58
• 5 自適應速度規(guī)劃算法研究58-73
• 5.1 引言58-59
• 5.2 自適應S型速度規(guī)劃59-67
• 5.2.1 基本原理59-62
• 5.2.2 核心算法設計62-67
• 5.3 連續(xù)位姿軌跡規(guī)劃67-71
• 5.3.1 連續(xù)速度規(guī)劃的基本原理68-69
• 5.3.2 位姿同步技術的基本原理69
• 5.3.3 連續(xù)軌跡規(guī)劃的具體實現(xiàn)69-71
• 5.4 本章結論71-73
• 6 算法仿真、驗證及分析73-87
• 6.1 機器人運動學仿真73-77
• 6.1.1 運動學正解73-75
• 6.1.2 運動學逆解75-77
• 6.2 任務空間平滑位置軌跡規(guī)劃77-80
• 6.2.1 平滑位置路徑的構造77-79
• 6.2.2 連續(xù)速度規(guī)劃79-80
• 6.3 任務空間平滑姿態(tài)軌跡規(guī)劃80-86
• 6.3.1 姿態(tài)基本路徑構造81-82
• 6.3.2 平滑過渡特殊情況處理82-83
• 6.3.3 連續(xù)速度規(guī)劃83-86
• 6.4 本章結論86-87
• 結論87-89
• 致謝89-90
• 參考文獻90-96
• 附錄 196-98
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文及研究成果98

  本文關鍵詞：工業(yè)機器人自適應軌跡平滑過渡算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：260727