工業(yè)機(jī)器人上層控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,工業(yè)機(jī)器人相關(guān)技術(shù)也在不斷向前發(fā)展,控制系統(tǒng)作為機(jī)器人的大腦已成為工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域的一個(gè)熱門研究方向。為此,本文重點(diǎn)研究了控制系統(tǒng)中的軌跡規(guī)劃部分,使用五次均勻B樣條函數(shù)插值關(guān)鍵路徑點(diǎn),同時(shí)使用混合遺傳算法處理機(jī)器人軌跡的相關(guān)約束,最終實(shí)現(xiàn)了兼顧時(shí)間最優(yōu)與沖擊最優(yōu)的二次軌跡規(guī)劃方案。
　　首先,本文全面總結(jié)了國(guó)內(nèi)外有關(guān)軌跡規(guī)劃的研究成果,詳細(xì)分析了三種常見的軌跡規(guī)劃優(yōu)化方案——最優(yōu)時(shí)間軌跡規(guī)劃、最優(yōu)能量軌跡規(guī)

2、劃和最優(yōu)沖擊軌跡規(guī)劃的優(yōu)缺點(diǎn)。最優(yōu)時(shí)間軌跡規(guī)劃沒有考慮到?jīng)_擊因素的影響,對(duì)沖擊還能作進(jìn)一步優(yōu)化,因此本文提出了一種二次軌跡規(guī)劃方案,即先通過最優(yōu)時(shí)間軌跡規(guī)劃得到最小執(zhí)行時(shí)間,然后在最小執(zhí)行時(shí)間內(nèi)進(jìn)行最優(yōu)沖擊軌跡規(guī)劃,進(jìn)而規(guī)劃出一條既高效又平滑的運(yùn)動(dòng)軌跡。同時(shí)考慮到最優(yōu)軌跡規(guī)劃比較耗時(shí),因此采用離線規(guī)劃在線插值的策略。
　　然后,本文使用MATLAB配合Robotics Toolbox工具箱對(duì)二次軌跡規(guī)劃方案進(jìn)行了離線仿真。由于五次

3、均勻B樣條曲線不僅能夠保證了各關(guān)節(jié)速度和加速度連續(xù)性還能保證了各關(guān)節(jié)沖擊的連續(xù)性,連續(xù)平滑的沖擊可以減少機(jī)械振動(dòng),延長(zhǎng)機(jī)器人的工作壽命,因此本文選用B樣條函數(shù)軌跡規(guī)劃的插值函數(shù)。由于普通的遺傳算法只能有效的處理不等式約束,對(duì)等式約束的處理效果不好,而罰函數(shù)法卻能夠很好的處理等式約束,所以本文結(jié)合兩種優(yōu)化算法的優(yōu)點(diǎn)提出一種混合遺傳算法,有效解決了軌跡規(guī)劃中運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)約束。選用PUMA560為對(duì)象進(jìn)行仿真與實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,該方案可以獲得