六自由度机械臂的避障路径规划研究
发布时间：2021-03-21 01:48
目前,对机器人的使用正逐步地渗透到工业生产、科技、军事、医疗以及人们日常生活的方方面面。不过,工业生产应用的机器人产品大多数都还停留在第一或者第二代,不仅自动化程度不高,而且精度相对低,并存在着一些安全隐患。随着对机械臂视觉的深入研究与应用,与之配套的路径规划技术也显得越来越重要了。本文基于六自由度机械臂,分析了机器人运动学知识、碰撞检测技术、路径规划的算法等,设计了一套性能较为优越的避障路径规划方案。论文的主要工作如下:（1）对机械臂的运动学建模进行了研究。采用改进后的DH参数法建立了机械臂模型,并分析和推导了机械臂的正运动学以及逆运动学方程,并针对逆运动学解存在多解的情况,提出采取各个关节转角变化之和最小原则选出一组相对最优解。以型号为IRB1410的六轴机械臂为例,利用MATLAB仿真软件中的机器人仿真建模库Robotics Toolbox建立机械臂的模型、验证推导的正逆运动学解方程的正确性。最后,采用蒙特卡洛方法求解了机械臂的工作空间。（2）设计了一种采用包络盒的碰撞检测方法。根据机械臂的本体结构特征对其连杆采用圆柱体进行包络,根据障碍物具体的形态,对其使...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
配送物资的智能机器人Fig1.1Intelligentrobotformaterialdistribution
第一章绪论31.2工业机器人在国内外的发展现状1.2.1国外工业机器人发展现状随着工业机器人技术的日益完善，目前已经在工业生产中得到广泛的应用，相继也出现了一批在全球范围较有影响力的机器人公司。其中，瑞典的ABB公司，已经发展了100多年，目前，ABB公司在能源革命及工业革命的时代发展潮流下，积极努力推动着机器人行业数字化的发展，生产的机器人产品广泛应用于装配、焊接、搬运、喷涂等工业生产的许多作业场景。FANUC作为日本比较有名的机器人制造商，生产的产品系列很多，据说超过200种，广泛应用在工业中许多的生产环节，据统计，其生产的机器人在市场所占比重属最多。世界上工业机器人有名的顶尖制造商还有德国的KUKA公司，作为自动控制系统领域的大拿，KUKA生产的产品广泛应用于汽车、冶金、食品和塑料成形等行业。KUKA公司生产的机器人产品除了用于工厂的一些自动化作业，还用于医疗行业，比如医院的脑外科等，还有些产品在多部好莱坞大片中也得到应用。如图1.2所示为ABB和KUKA公司生产的工业机械臂。图1.2工业机械臂模型Fig1.2Industrialmanipulatormodel1.2.2国内工业机器人发展现状目前在国内，由于对机器人的发展相对国外起步较晚，和国际知名机器人大制造商还存在一些差距，但最近这些年的发展势头却很强劲。比如，新松机器人公司，它由中国科学院沈阳自动化研究所投资组建，目前，除了生产在普通工业生产作业的机器人还生产了一批排险机器人，公司的年利润增长速度很快，据统计，增长大概在40%。但是，由于起步较晚的因素，使得我国很多机器人内部零
dardD_H方法和ModifiedD_H方法。标准D_H方法是后置模型，针对六轴机械臂，把工具坐标系与关节6坐标系建立在一起；改进的D_H方法是前置模型，针对六轴机械臂，把0坐标系与关节1坐标系建立在一起。由于改进的D_H方法适用性更强，理解起来也比较方便。本文选用改进D_H方法对机械臂进行建模。在对机械臂建模之前，首先应该理清楚一些基本概念。其中，关节是指连接2个杆件的部分。为了方便，把基座定义为连杆0，关节1是指连接连杆0和1的部分，后面以此类推。要想知道末端与基座间的位姿变换关系，首先要求出相邻两关节的关系。图2.2表示了任意相邻两个关节位姿关系。注意这里有两条很重要的线，一个是关节的轴线，另一个是两个相邻关节的轴线之间的公共法线，用D-H参数建模分析时，把这两条线分别定义为关节坐标系中的Z轴和X轴。接下来，逐步地分析和确定关节坐标系中的iZ轴，原点iO，iX轴以及iY轴。图2.2任意相邻的两个关节位姿关系Fig2.2Positionandposturerelationshipofanytwoadjacentjoints
本文编号：3092080
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
配送物资的智能机器人Fig1.1Intelligentrobotformaterialdistribution
第一章绪论31.2工业机器人在国内外的发展现状1.2.1国外工业机器人发展现状随着工业机器人技术的日益完善，目前已经在工业生产中得到广泛的应用，相继也出现了一批在全球范围较有影响力的机器人公司。其中，瑞典的ABB公司，已经发展了100多年，目前，ABB公司在能源革命及工业革命的时代发展潮流下，积极努力推动着机器人行业数字化的发展，生产的机器人产品广泛应用于装配、焊接、搬运、喷涂等工业生产的许多作业场景。FANUC作为日本比较有名的机器人制造商，生产的产品系列很多，据说超过200种，广泛应用在工业中许多的生产环节，据统计，其生产的机器人在市场所占比重属最多。世界上工业机器人有名的顶尖制造商还有德国的KUKA公司，作为自动控制系统领域的大拿，KUKA生产的产品广泛应用于汽车、冶金、食品和塑料成形等行业。KUKA公司生产的机器人产品除了用于工厂的一些自动化作业，还用于医疗行业，比如医院的脑外科等，还有些产品在多部好莱坞大片中也得到应用。如图1.2所示为ABB和KUKA公司生产的工业机械臂。图1.2工业机械臂模型Fig1.2Industrialmanipulatormodel1.2.2国内工业机器人发展现状目前在国内，由于对机器人的发展相对国外起步较晚，和国际知名机器人大制造商还存在一些差距，但最近这些年的发展势头却很强劲。比如，新松机器人公司，它由中国科学院沈阳自动化研究所投资组建，目前，除了生产在普通工业生产作业的机器人还生产了一批排险机器人，公司的年利润增长速度很快，据统计，增长大概在40%。但是，由于起步较晚的因素，使得我国很多机器人内部零
dardD_H方法和ModifiedD_H方法。标准D_H方法是后置模型，针对六轴机械臂，把工具坐标系与关节6坐标系建立在一起；改进的D_H方法是前置模型，针对六轴机械臂，把0坐标系与关节1坐标系建立在一起。由于改进的D_H方法适用性更强，理解起来也比较方便。本文选用改进D_H方法对机械臂进行建模。在对机械臂建模之前，首先应该理清楚一些基本概念。其中，关节是指连接2个杆件的部分。为了方便，把基座定义为连杆0，关节1是指连接连杆0和1的部分，后面以此类推。要想知道末端与基座间的位姿变换关系，首先要求出相邻两关节的关系。图2.2表示了任意相邻两个关节位姿关系。注意这里有两条很重要的线，一个是关节的轴线，另一个是两个相邻关节的轴线之间的公共法线，用D-H参数建模分析时，把这两条线分别定义为关节坐标系中的Z轴和X轴。接下来，逐步地分析和确定关节坐标系中的iZ轴，原点iO，iX轴以及iY轴。图2.2任意相邻的两个关节位姿关系Fig2.2Positionandposturerelationshipofanytwoadjacentjoints
本文编号：3092080
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/sousuoyinqinglunwen/3092080.html
