船體型材切割機械臂軌跡規(guī)劃與控制研究.pdf

1、船舶工業(yè)是復雜的綜合性產(chǎn)業(yè)，與金融投資、機電設備、材料工藝等多個行業(yè)關系密切。船體的建造過程中有大量的切割、裝配、焊接和涂裝等工作，人工完成上述工作不能保證精度和質(zhì)量，而且噪聲、粉塵等有害因素危害工人健康。機械臂不僅能夠在惡劣環(huán)境中正常工作，而且能夠保證加工精度，提高生產(chǎn)效率。機器人技術也是對造船CIMS強有力的補充。
　　本文以垂直關節(jié)型六自由度機械臂STAUNLI-TX90為研究對象，著重研究了其軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤控制問題。<

2、br>　　首先研究了機械臂的運動學分析方法，運用 D-H坐標系法建立了機械臂連桿坐標系，根據(jù)連桿參數(shù)和齊次變換矩陣推導了機械臂的運動學方程，采用解析法給出了機械臂的逆運動學求解公式。在MATLAB中建立了機械臂的三維簡化模型了，驗證了運動學分析過程的合理性。
　　其次介紹了關節(jié)空間（任務空間）的多項式、拋物線過渡曲線軌跡規(guī)劃和笛卡爾空間（坐標空間）的空間直線、圓弧插補算法。對其中的三次多項式和五次多項式軌跡規(guī)劃進行了對比仿真，結果

3、顯示五次多項式規(guī)劃的加速度曲線平滑性更好。詳細介紹了k次非均勻 B樣條曲線及其軌跡規(guī)劃求解步驟，并采用三次 B樣條曲線分別對關節(jié)空間和笛卡爾空間的數(shù)據(jù)點序列進行規(guī)劃仿真，結果顯示曲線光順，算法合理。
　　最后在傳統(tǒng)定參數(shù) PID控制的基礎上對比引入基于滑模控制的自適應 PID控制，設計了滑模面，采用梯度下降法求解自適應率，為了保證系統(tǒng)的軌跡跟蹤穩(wěn)定性，添加了監(jiān)督控制器，在Simulink中仿真驗證了控制器能夠發(fā)揮作用，能夠?qū)崿F(xiàn)軌跡