面向柔性制造單元的工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃仿真研究.pdf

1、為了響應(yīng)李克強總理在第十二屆全國人民代表大會第三次會議政府工作報告中提出的:“制造業(yè)是我國的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，要實施‘中國制造2025’，堅持創(chuàng)新驅(qū)動、智能轉(zhuǎn)型、強化基礎(chǔ)、綠色發(fā)展，加快從制造大國轉(zhuǎn)向制造強國”發(fā)展目標號召，本文結(jié)合實驗室中已有的KUKA六自由度工業(yè)機器人，研究工業(yè)機器人在柔性制造單元中的軌跡規(guī)劃，使其更好的服務(wù)于工業(yè)生產(chǎn)。文章基于機器人的基礎(chǔ)理論對工業(yè)機器人進行了建模和仿真研究，并且結(jié)合工作實際，設(shè)置模擬障礙開發(fā)了基于柔性制造

2、單元的仿真系統(tǒng)并進行了實驗驗證。
　　本文對以下幾個方面進行了研究:
　　(1)本文根據(jù)齊次坐標變換理論，分析了機器人結(jié)構(gòu)及參數(shù)，建立了相應(yīng)的D-H參數(shù)模型，求解得到了正運動學模型和逆運動學的解析解，并且借助于三維建模軟件的方法驗證了正運動學模型和逆運動學解析解的正確性。
　　(2)為了充分利用機器人的工作空間，使其在工作過程中發(fā)揮更好的動態(tài)性能，在機器人運動學模型探究的基礎(chǔ)上進一步研究了機器人的動力學特性。首先建立了

3、機器人的雅各比矩陣，然后根據(jù)拉格朗日方法建立機器人的動力學方程，并結(jié)合機器人的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，能得到機器人的動力學模型。利用虛擬樣機技術(shù)即ADAMS軟件進行了動力學仿真分析，得到機器人的運動軌跡以及力和力矩曲線，對力和力矩曲線進行分析并探究變化趨勢。結(jié)果不僅可以作為優(yōu)化控制的依據(jù)，而且可以為優(yōu)化機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計提供參考。
　　(3)在機器人運動學和動力學分析的基礎(chǔ)上，文章接著對機器人進行了軌跡規(guī)劃研究，分別分析了機器人的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃

4、和笛卡爾軌跡規(guī)劃。為了比較不同規(guī)劃方法機器人軌跡的正確性和效果，文章分別對三次插值多項式和五次插值多項式方法進行了仿真，得到了由關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃的運動學曲線。由仿真結(jié)果可以得出，將五次多項式插值法用于工業(yè)機器人的軌跡規(guī)劃中，有利于避免機器人在運行過程中產(chǎn)生振動，從而保證機器人在整個運行工作中的穩(wěn)定性。同時，本文建立了空間三維坐標，模擬工作場景對笛卡爾軌跡規(guī)劃進行了越障仿真，得出了符合工作要求的弧形軌跡路線。
　　(4)最后基于應(yīng)用