六自由度機(jī)械臂空間軌跡規(guī)劃方法研究.pdf

1、機(jī)械臂軌跡規(guī)劃是機(jī)械臂控制系統(tǒng)中的重要組成部分。其任務(wù)是通過(guò)規(guī)劃?rùn)C(jī)械臂運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的位移、速度和加速度，使機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)平滑穩(wěn)定，減少?zèng)_擊振動(dòng)，提高機(jī)械臂的可靠性和工作效率。本文以實(shí)驗(yàn)室六自由度機(jī)械臂為研究對(duì)象，研究了機(jī)械臂的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)及基于關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃方法。
　　首先，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，求解機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解。以實(shí)驗(yàn)室六自由度機(jī)械臂REBot-V-6R-650為研究對(duì)象，使用基于Matlab平臺(tái)下的Roboti

2、cs工具箱建立了六自由度機(jī)械臂的模型，作為后面軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)。并用運(yùn)動(dòng)學(xué)的正解和逆解驗(yàn)證了所建模型的正確性。
　　其次，重點(diǎn)分析了機(jī)械臂在關(guān)節(jié)空間中軌跡規(guī)劃的三種實(shí)現(xiàn)方法：五段三次多項(xiàng)式插值方法、3-5-3多項(xiàng)式插值方法及4-3-4多項(xiàng)式插值方法。經(jīng)過(guò)仿真結(jié)果分析可知五段三次多項(xiàng)式插值方法能保證軌跡平穩(wěn)運(yùn)行，但計(jì)算量較大；而3-5-3多項(xiàng)式插值方法計(jì)算量小，但軌跡運(yùn)行不平穩(wěn)；4-3-4多項(xiàng)式插值方法既可以保證軌跡平穩(wěn)運(yùn)行，又節(jié)省時(shí)

3、間。因此本文選取4-3-4多項(xiàng)式插值的方法進(jìn)行六自由度機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃，并在MATLAB中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。
　　然后，利用粒子群算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、參數(shù)易調(diào)整的特點(diǎn)，提出了關(guān)節(jié)空間基于粒子群的時(shí)間最優(yōu)4-3-4多項(xiàng)式插值軌跡規(guī)劃算法。為了縮小搜索范圍，直接在優(yōu)化目標(biāo)空間搜索，避免了構(gòu)造粒子群算法計(jì)算自變量和因變量映射的步驟，降低了搜索維數(shù)，簡(jiǎn)化計(jì)算。運(yùn)用優(yōu)化后的算法進(jìn)行六自由度機(jī)械臂軌跡規(guī)劃仿真，驗(yàn)證了該方法在運(yùn)行時(shí)間和運(yùn)行平穩(wěn)度上的優(yōu)點(diǎn)