【摘要】：近年來,工業(yè)機器人憑借其靈活、智能、高效率的工作性能被廣泛地運用于各種自動化工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,如焊接,噴涂,打磨,碼垛,搬運等。其中,軌跡規(guī)劃算法作為工業(yè)機器人運動控制領(lǐng)域的基礎(chǔ)得到廣泛關(guān)注與研究。本文針對現(xiàn)有國產(chǎn)工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃算法通常僅考慮其運動學(xué)約束,無法充分發(fā)揮驅(qū)動器性能的情況,面向HSR-605機器人對考慮動力學(xué)約束的軌跡優(yōu)化算法進行研究。針對六自由度關(guān)節(jié)型HSR-605機器人,進行運動學(xué)建模。采用標準DH參數(shù)法求解機器人的正運動學(xué)方程;基于piper準則,求解八組運動學(xué)逆解,并進行運動學(xué)模型的驗證。利用關(guān)節(jié)屬性配置算法,根據(jù)機器人的三種奇異位形劃分關(guān)節(jié)屬性,有效避免逆解過程中的奇異點問題。針對機器人的軌跡規(guī)劃問題,分別研究笛卡爾空間及關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃方法,對于笛卡爾空間中軌跡規(guī)劃復(fù)雜,存在奇異性以及冗余度等問題,將笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化到關(guān)節(jié)空間中。分析軌跡規(guī)劃過程中的力矩約束條件,對HSR-605機器人進行逆動力學(xué)建模,確定其動力學(xué)方程的解析表達式。針對時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題,通過引入關(guān)節(jié)力矩約束,面向HSR-605機器人進行時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法研究。針對該非線性最優(yōu)控制問題,引入?yún)?shù),采用最小二乘法擬合關(guān)節(jié)角與參數(shù)間的映射關(guān)系,利用非線性轉(zhuǎn)化將基于運動學(xué)、動力學(xué)約束下的時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題轉(zhuǎn)化為凸優(yōu)化控制問題。使用三次樣條曲線描述參數(shù)空間的速度變量,保證加速度及關(guān)節(jié)力矩的連續(xù)性,從而得到運動更加平穩(wěn)的時間最優(yōu)化軌跡�；谝陨涎芯抗ぷ�,在課題組共同開發(fā)的軟件平臺上設(shè)計時間最優(yōu)軌跡規(guī)劃算法驗證系統(tǒng),驗證算法的有效性。
【圖文】：

圖 2.6 機器人八組反解結(jié)果[59]根據(jù)工業(yè)機器人求解逆解的通用方法，關(guān)節(jié)配置算法（CONFIG 算法）。根據(jù)關(guān)節(jié)屬性遵循的一般原則[60]，并以六軸機器人的三個奇異形位作以將機器人關(guān)節(jié)屬性設(shè)置為：“前/后” 、“上/下”、“ 俯/仰”，分別對應(yīng)機性值：ARM、ELBOW、WRIST。這三個參數(shù)均有 1、2 這兩個可能的取值 0），因此 CONFIG 共有 8 組可能組合，分別對應(yīng)著機器人的 8 種姿態(tài)。值的確定遵循以下原則：）前/后屬性：由過第一關(guān)節(jié)軸且平行于第二關(guān)節(jié)軸線的平面劃分，當(dāng)末端點位于參考平面兩側(cè)定義為前、后。）上/下屬性：由過第二關(guān)節(jié)和第三關(guān)節(jié)軸線形成的平面劃分，，當(dāng)末端工具于參考平面兩側(cè)分定義為上、下。）俯/仰屬性：由過第四關(guān)節(jié)和第五關(guān)節(jié)軸線形成的平面劃分，當(dāng)末端工具于參考平面兩側(cè)分定義為俯、仰。

科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論證上節(jié)建立的模型的準確性。通過 Lin對象，采用標準的 DH 參數(shù)法建模，函程序如下：0 -pi/2 0 ],'s0.36 0 0 ],'s0.09 pi/2 0 ],5 0 -pi/2 0 ],'s0 pi/2 0 ],' 0 0 0 ], SL2 SL3 SL4 SL5 SL6],'name','standard'三維仿真運動模型如圖2.4所示。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP242

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