六關節(jié)工業(yè)機器人的關鍵控制算法研究與開發(fā).pdf

1、隨著工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機器人逐漸替代傳統(tǒng)的數控設備在各個領域進行機械制造。近年來，我國涌現了一大批機器人中小企業(yè)，在國家政策的鼓勵下，意在實現自主創(chuàng)造與突破創(chuàng)新。本文基于六關節(jié)工業(yè)機器人控制系統(tǒng)開發(fā)，著重研究了工業(yè)機器人的關鍵的運動控制算法，意在實現從示教采集的六關節(jié)數據到機器人末端工具運動軌跡的自主規(guī)劃，涉及算法包括運動學算法、末端工具速度規(guī)劃算法、末端工具速度前瞻算法、末端工具運動軌跡插補算法、末端工具姿態(tài)規(guī)劃算法。
　　針

2、對運動學算法，首先分析了通用機器人的相鄰連桿坐標系的變換，采用D-H參數法給出通用型連桿變換矩陣。根據實際研究的六關節(jié)工業(yè)機器人的機構構建D-H參數表，并根據連桿變換求解運動學正問題。采用幾何法和代數法相結合的方法求解運動學的逆問題，并根據實際機器人的D-H參數限制逆問題的解的個數，減少不必要的解的計算過程。通過編程實現運動學算法，并將運算結果與matlab機器人工具箱的結果對比，驗證算法的正確性。
　　針對末端工具速度規(guī)劃與速度

3、前瞻，提出一種柔性的三次 S型速度曲線，根據實際加工軌跡的長度劃分速度曲線類型，主要分為完整的加速-勻速-減速過程與加速-減速過程。采用直線過渡法作為速度前瞻基礎，從多個因素對相鄰加工軌跡的速度進行預前處理，既大大減少加工時間，提高加工效率，也避免機器頻繁啟停，提高加工穩(wěn)定性。通過編程實現速度規(guī)劃算法，并通過實例仿真分析驗證速度規(guī)劃算法的可行性與速度前瞻算法的優(yōu)勢。
　　針對末端工具運動軌跡插補算法，根據空間任意不共線的三點推導了

4、由其確定的空間圓弧方程，采用基于時間分割法的插補算法對空間直線和圓弧進行插補。為了消除插補余量造成的速度尖點問題，構建梯形序列并按規(guī)整的插補時間進行因子分攤，使得運動過程速度平滑。通過編程實現插補規(guī)劃算法，分別對空間直線和圓弧插補進行實例仿真，驗證算法可行性。
　　針對末端工具姿態(tài)規(guī)劃，首先分析了姿態(tài)描述方法，包括旋轉矩陣姿態(tài)表示法和Z-Y-X歐拉角表示法。姿態(tài)規(guī)劃采用歐拉角分割，根據已知的插補時間將相鄰兩個狀態(tài)的末端工具的歐拉角