六自由度機械臂的逆運動學求解與軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、機械臂作為迄今為止人工智能程度最高的科技產(chǎn)品代表，其應用已經(jīng)涉及制造業(yè)、醫(yī)療、農業(yè)等，機械臂的運動學分析與軌跡規(guī)劃一直是科研工作者們的研究熱點之一。本文以廣州數(shù)控公司生產(chǎn)的六自由度工業(yè)機械臂作為研究對象，依據(jù)結構參數(shù)，建立了該對象的D-H模型，進行了正、逆運動學的分析，采用粒子群優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡算法求·解了機械臂的逆運動學解，在完成逆解求解的基礎上，提出對稱組合函數(shù)方法在關節(jié)空間下進行機械臂的軌跡規(guī)劃。最終，通過在ROS、MATLAB平臺下

2、搭建仿真模型，驗證了所提方法的有效性。
　　首先，為了對機械臂的運動學分析提供依據(jù)，介紹了機器人在空間坐標下的齊次變換等基本原理，分別闡述了ROS、Robotics Toolbox仿真平臺的特點，以及使用D-H標準方法進行建模的步驟和注意事項。
　　其次，依據(jù)D-H標準方法和實際機械臂的結構參數(shù)，建立了六自由度機械臂的D-H坐標模型，確定了神經(jīng)網(wǎng)絡結構與優(yōu)化流程，得到機械臂執(zhí)行末端與關節(jié)變量之間的約束關系，使用粒子群優(yōu)化神經(jīng)

3、網(wǎng)絡算法求解了機械臂的逆運動學解。對比了不同算法進行逆運動學求解的優(yōu)、缺點，分析了所提方法的優(yōu)良性。并通過在ROS的rviz平臺下搭建物理模型，設計通信GUI（Graphical User Interface，簡稱GUI），對所提算法進行了多平臺物理仿真實驗。
　　最后，介紹了機械臂的軌跡規(guī)劃原理，描述了各類軌跡規(guī)劃方法在機械臂軌跡規(guī)劃中的應用情況，分析了在機械臂軌跡規(guī)劃過程中出現(xiàn)的問題，討論了在關節(jié)空間、直角坐標空間下進行軌跡規(guī)

4、劃的方法與流程，對比了在不同坐標系下進行軌跡規(guī)劃的優(yōu)、缺點，為機械臂的運動仿真分析奠定了理論基礎。著重介紹了在關節(jié)空間下使用對稱組合函數(shù)進行軌跡規(guī)劃的方法，通過逆運動學求得機械臂末端對應關節(jié)空間下的各關節(jié)角度（插值點），引入時間變量，使用對稱組合函數(shù)對該關節(jié)運動的加速度函數(shù)進行插值，得到機械臂的各個關節(jié)位移、速度和加速度運動軌跡曲線。運用RoboticsToolbox工具箱驗證了所提軌跡規(guī)劃方法的有效性，并對比了不同軌跡規(guī)劃方法，直觀地