基于正態(tài)分布函數(shù)的工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃及仿真分析.pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，以智能制造為核心的新一輪工業(yè)革命正在悄然發(fā)生。發(fā)達(dá)國家均將制造業(yè)升級作為工業(yè)改革的首要任務(wù)，而工業(yè)機(jī)器人作為智能制造的核心技術(shù)，已成為衡量國家制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。自德國提出“工業(yè)4.0”以及美國“再工業(yè)化”之后，2015年3月5日李克強(qiáng)總理在《政府工作報(bào)告》中首次提出“中國制造2025”的宏偉計(jì)劃。其目的就是為了提高中國制造業(yè)的國際競爭力，在新一輪工業(yè)革命中占領(lǐng)先機(jī)。
　　經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，人類在工業(yè)機(jī)器

2、人核心技術(shù)上已取得了一定的突破，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)也已日趨成熟，但工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制與規(guī)劃問題一直影響著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，對于工業(yè)機(jī)器人而言，要完成相應(yīng)的工作任務(wù)，就必須進(jìn)行運(yùn)動控制與規(guī)劃，它給定了工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的工作方式及其運(yùn)動效率。所以，運(yùn)動控制與規(guī)劃是工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)所在。工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動控制與規(guī)劃又包含了軌跡規(guī)劃與路徑跟蹤兩個(gè)部分。而軌跡規(guī)劃又是運(yùn)動控制與規(guī)劃研究中一個(gè)長期存在的問題。
　　工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃的優(yōu)劣很

3、大程度上取決于關(guān)節(jié)空間運(yùn)動插值方程的選擇，運(yùn)動插值方程代表著機(jī)器人從初始位置到終止位置的移動代價(jià)。本課題選用PUMA560工業(yè)機(jī)器人為研究對象，對工業(yè)機(jī)器人在空間點(diǎn)到點(diǎn)（PTP）運(yùn)動過程中關(guān)節(jié)空間運(yùn)動插值方程的性質(zhì)做了詳細(xì)的研究，主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，本文從工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)入手，介紹了工業(yè)機(jī)器人空間位姿表示方法、工業(yè)機(jī)器人D-H參數(shù)數(shù)學(xué)建模法和一般的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃方法
　　其次，本文在研究一般關(guān)節(jié)空間插

4、值函數(shù)的基礎(chǔ)上提出一種新型的關(guān)節(jié)空間插值函數(shù)：誤差函數(shù)（正態(tài)分布函數(shù)的不定積分）。使用誤差函數(shù)在關(guān)節(jié)空間對機(jī)器人角位移函數(shù)進(jìn)行插值，使機(jī)器人在運(yùn)動過程中角速度呈正態(tài)分布，從而大大減少工業(yè)機(jī)器人在空間兩點(diǎn)間運(yùn)動時(shí)加速和減速的時(shí)間，在滿足工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)要求的基礎(chǔ)上，提高了機(jī)器人的運(yùn)動效率。
　　然后，對提出的新型插值函數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。依據(jù)“3σ”原則對正態(tài)分布函數(shù)進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)，求其不定積分得到角位移插值函數(shù)（誤差函數(shù)），再根