發(fā)布時間：2018-07-22 20:49

【摘要】：隨著工業(yè)機器人的廣泛運用,我國的制造技術(shù)蒸蒸日上,正在朝自動化程度較高的先進裝備發(fā)展。軌跡規(guī)劃作為本文的研究主題,是六自由度臂式噴涂機器人控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部分。為了能夠使噴涂機器人的運行更加光滑順暢,本文擬采用自適應(yīng)可控算法對機器人軌跡進行規(guī)劃。首先,本文利用DH矩陣變換來對本文的六自由度臂式機器人進行數(shù)學模型的建立,并根據(jù)對應(yīng)的數(shù)學模型計算機器人的正運動學和逆運動學。為了解決機器人軌跡規(guī)劃中路徑插補不光滑、連續(xù)性不好等問題,本文從三個層面對機器人軌跡進行規(guī)劃,分別為自適應(yīng)速度規(guī)劃層、空間位姿路徑擬合層以及前瞻速度控制層:在自適應(yīng)速度規(guī)劃層,相較于梯型速度規(guī)劃和正弦速度規(guī)劃,本文利用S型曲線,設(shè)計了兩種能夠自適應(yīng)各種情況的S型速度規(guī)劃器;在空間位姿路徑擬合層,將機器人的空間路徑分割成空間位置和姿態(tài)兩個方面擬合,提出用三次B樣條插補解決位置空間的平滑過渡問題,采用單位四元數(shù)進行機器人的姿態(tài)解算并用球面插補曲線對姿態(tài)空間位置軌跡進行擬合;在前瞻速度控制層,計算出路徑中曲率較大的點進行標記,限制此處的速率保證機器人能夠在高曲率點能夠平穩(wěn)運行,然后對需要頻繁加減速的路徑上進行速度優(yōu)化,在符合機器人軌跡規(guī)劃條件的基礎(chǔ)上對該段路徑的速度優(yōu)化,防止機器人在運動過程中頻繁啟停。最后,利用MATLAB軟件對本文的自適應(yīng)可控軌跡規(guī)劃算法進行仿真,驗證了本文設(shè)計的算法是可行的。
[Abstract]:With the wide application of industrial robots, the manufacturing technology of our country is booming and developing towards the advanced equipment with higher degree of automation. Trajectory planning is a key part of the control system of a six-DOF arm spraying robot as a research topic in this paper. In order to make the spraying robot run more smoothly, the adaptive controllable algorithm is used to plan the trajectory of the robot. Firstly, the DH matrix transformation is used to establish the mathematical model of the six-degree-of-freedom manipulator, and the forward and inverse kinematics of the robot are calculated according to the corresponding mathematical model. In order to solve the problems of path interpolation and poor continuity in robot trajectory planning, this paper plans the robot trajectory from three levels, which are adaptive speed planning layer. In the adaptive velocity planning layer, compared with the trapezoidal velocity planning and sinusoidal velocity planning, the S-type curve is used in this paper. In this paper, two kinds of S-type velocity planners are designed, which can adapt to all kinds of situations, and divide the space path of robot into two aspects: space position and attitude fitting in the space pose path fitting layer. The cubic B-spline interpolation is used to solve the smooth transition problem of position space. The attitude solution of robot is carried out by using unit quaternion and the spherical interpolation curve is used to fit the position trajectory of attitude space. The points with large curvature in the path are calculated to be marked, and the speed limit here is limited to ensure that the robot can run smoothly at the high curvature point, and then optimize the speed on the path that requires frequent acceleration and deceleration. In order to prevent the robot from starting and stopping frequently in the course of motion, the speed of the path is optimized on the basis of the robot trajectory planning condition. Finally, the adaptive controllable trajectory planning algorithm is simulated by MATLAB software, and the feasibility of the proposed algorithm is verified.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2138530