串聯(lián)機器人軌跡規(guī)劃研究及其控制系統(tǒng)設計.pdf

1、隨著傳感器，生物醫(yī)學、仿生學、機構學等學科關鍵技術研究的不斷突破，機器人在各個交叉學科領域內的使用越來越活躍。根據(jù)工作環(huán)境的不同，機器人的表現(xiàn)方式也有所區(qū)別。有用于醫(yī)療檢查或實驗的小型仿人機器人，有用于特殊工況（如需要井下或深水操作）的機器人，有用于快速穩(wěn)定抓取的并聯(lián)機器人，有用于航天的空中機器人等，目前，工業(yè)串聯(lián)機器人的應用最為廣泛與成熟，我國對用于制造生產(chǎn)的機器人的需求量占國際總需求量的比重最大，故自主研發(fā)工業(yè)機器人的相關關鍵技術是

2、一項很有意義的工作。論文的主要內容有:
　　(1)對國內外學者在機器人軌跡規(guī)劃領域的研究方法、算法應用及成果作了相關概述。然后以六自由度串聯(lián)工業(yè)機器人為研究對象，在利用改進的D-H坐標系法建立連桿模型的基礎上，推導了串聯(lián)機器人的正逆運動學求解公式，并對RB08機器人作了運動學算法的實例求解。
　　(2)分析推導了機器人在任務空間的空間直線、空間圓弧和空間三次樣條軌跡規(guī)劃算法以及在關節(jié)空間的B樣條軌跡插補算法，并在MATLAB

3、軟件中分析對比了三次B樣條和五次B樣條插補的實際效果，最終選取了位置、速度、加速度和加加速度均光滑的五次B樣條作為本文控制系統(tǒng)在關節(jié)空間內的樣條插補。
　　(3)對機器人控制系統(tǒng)功能需求進行設計，并分析了系統(tǒng)PLC時序及其開發(fā)流程，然后在Windows環(huán)境下，基于VS2010，在上面推導得到的正逆運動學和軌跡規(guī)劃算法的基礎上，開發(fā)了機器人運動控制系統(tǒng)軟件，該軟件主要包括主人機界面、在線示教、軌跡規(guī)劃、MDI運動控制和軟PLC等功能

4、模塊。
　　(4)利用UMAC自身的PID調試工具軟件對系統(tǒng)PID進行了整定。通過階躍輸入實驗，得到了響應特性良好的的比例、積分和微分參數(shù)，然后在此基礎上，加入速度前饋和加速度前饋環(huán)節(jié)，并通過正弦函數(shù)輸入實驗得到了較好的速度以及加速度前饋系數(shù)。最后，通過機器人末端執(zhí)行器的三次樣條路徑規(guī)劃實驗測試了系統(tǒng)軟件的正確性和可行性。
　　本文研究開發(fā)的機器人控制系統(tǒng)功能軟件已能基本滿足其點到點運動，輪廓運動等普遍的運動需求，為以后對機