六自由度機器人的運動優(yōu)化和軌跡規(guī)劃算法研究.pdf

1、作為一種先進的生產(chǎn)工具,機器人已經(jīng)被廣泛應用于多個領域,在現(xiàn)代工業(yè)中發(fā)揮著越來越突出的作用。工業(yè)機器人是機器人中的一個重要分支,是機器人領域的重要研究發(fā)展方向。采用工業(yè)機器人是提高產(chǎn)品質(zhì)量與勞動生產(chǎn)率,實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化,改善勞動條件,減輕勞動強度的一種有效手段。對工業(yè)機器人運動軌跡規(guī)劃和控制的研究,一直受到人們的普遍關(guān)注。
　　 本文在運動學和軌跡規(guī)劃方面研究六自由度機器人的工作性能。在傳統(tǒng)機器人機械手位置逆解方法的基礎上,將

2、倍四元數(shù)引入逆運動學分析中,建立一種具有一定通用性的逆解算法。深入研究了機器人的軌跡規(guī)劃算法,同時基于軟件程序驗證了運動學分析和軌跡規(guī)劃的正確性和可行性。
　　 論文首先對機器人進行了運動學分析,建立了機器人連桿坐標系及參數(shù)表,著重論述了運用D—H方法建立其運動學模型,推導出機器人的正運動學公式。針對機器人運動學逆解問題,給出了代數(shù)法和倍四元數(shù)法,重點推導了倍四元數(shù)形式的坐標系之間相對位姿變換表達式,建立了倍四元數(shù)形式的運動學方

3、程。
　　 根據(jù)機器人軌跡規(guī)劃技術(shù),討論了機器人關(guān)節(jié)空間和直角空間的軌跡規(guī)劃算法。重點分析了關(guān)節(jié)空間中的三次多項式和拋物線過渡的插值方法。在直角空間中,則深入研究了三維空間直線、圓弧、樣條曲線的構(gòu)造方法。
　　 借助Matlab平臺下的Robotics Toolbox機器人工具箱對六自由度機器人進行建模,確定了運動學問題求解及軌跡規(guī)劃算法的實現(xiàn)策略。對比了傳統(tǒng)代數(shù)法與倍四元數(shù)法的逆解結(jié)果,證明了倍四元數(shù)法能夠完全求出一般