机器人手臂避碰路径规划研究及应用

发布时间：2017-11-14 00:32

  本文关键词：机器人手臂避碰路径规划研究及应用

  更多相关文章： 机械臂 路径规划 有障碍物工作空间 模糊蚁群算法 运动学逆解

【摘要】：在过去的三十年里,机器人学的研究得到了快速的发展,再加上公众对机器人的想象力和创新性,更使得机器人研究似乎变得具有无休止性和多样性。这一时期下,机器人伴随着技术的逐渐成熟,从以往简单的挑选、绘画和焊接机器人,发展到更复杂功能的机器人,如:插入集成电路芯片机器人、印刷电路板机器人、移动车零件搬运机器人、交付机器人、微创手术机器人等。机器人学同时在研究型大学的发展,也成为很多大学内的主要研究方向。本文的研究方向是对任意结构、任意自由度串联机械手臂在有障碍物工作空间下自主路径规划问题的研究。提出将机器人自主路径规划问题转化成运动学逆解问题,然后再将运动学逆解问题转化成目标函数求最值的数学问题,进而解决机器人路径规划问题。机器人运动学问题分为正解问题和逆解问题。目前,正解问题的解决是很彻底的,对于任意结构的机器人手臂存在通法,可以用D-H参数法和旋量理论这两种方法进行分析求解,利用经典PUMA和SCARA机器人结构,详细介绍了这两种算法。而逆解问题就不存在通用的解法,本文先介绍常用的几种方法,如:几何法、矩阵求逆法、旋量李代数以及遗传算法和神经网络算法,然后分析了常用算法的局限性,随后本文提出一种算法,该算法将运动学逆解问题转化成多元函数求最值数学问题,为解决这个数学问题,本文对传统的蚁群算法进行了改进,利用蚁群算法具有启发性和寻优性的优越性,再加上模糊控制更新信息素,使得改进的蚁群算法更加收敛快,较改进前解决多元函数求最值数学问题的解决更具有快速性和稳定性。然后应用本文提出的模糊蚁群算法进行实验机械手臂在有障碍物工作空间下自主路径规划问题的求解,最终得到运动学问题的解决,而且是一种对任意结构、任意自由度串联机械手臂的通用解法。为了验证算法的可行性,本文先利用经典PUMA机器人结构通过MATLAB仿真验证算法的可行性,然后应用实验机器人进行实际控制,驱动板采用STM32做的控制器,控制主板采用PC机直接控制,直接利用MATLAB软件通过USB串口接入驱动板,控制结果较好,达到了预期标准,证明了算法是可行的。
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;德科学家研制现实版终结者机器人手臂[J];机器人技术与应用;2011年01期

2 宋永端,高为炳,程勉;受扰不确定机器人手臂的终结有界稳定控制[J];机器人;1988年06期

3 樊炳辉，，苏学成，李贻斌，徐国华;机器人手臂的新型弹簧平衡机构[J];中国机械工程;1994年05期

4 高宝霞,马玉英,彭商贤;机器人手臂结构的力学特性分析及其优化[J];河北工业大学学报;1999年04期

5 吉田宪吾;堀洋一;;采用了双关节肌的机器人手臂的特性研究[J];河北工业大学学报;2007年05期

6 王占礼;庞在祥;张邦成;;仿人按摩机器人手臂结构设计及改进[J];机械设计与制造;2011年07期

7 刘佐猷;机器人手臂高级控制器的设计[J];国外自动化;1986年01期

8 邓正隆;孙俊堂;;机器人手臂运动方程推导方法的研究[J];自动化技术与应用;1987年01期

9 戴宇杰,张荣瑞,关玉祥;机器人手臂的动态特性实验研究分析[J];机器人;1989年03期

10 周学才;一种新的机器人手臂控制方法[J];广东工学院学报;1995年01期

中国重要会议论文全文数据库 前1条

1 周骥平;朱兴龙;颜景平;;冗余度机器人手臂负荷自适应估测控制算法[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 李振华;射波刀：适形放疗新利器[N];健康报;2006年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 卫玉芬;气动肌肉驱动机器人手臂的设计与控制研究[D];南京理工大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 刘浩南;视觉机器人手臂的设计与研究[D];河北科技大学;2015年

2 代勇;机器人手臂避碰路径规划研究及应用[D];辽宁科技大学;2016年

3 张传思;硅片传输机器人手臂的拓扑优化设计[D];大连理工大学;2007年

4 庞在祥;仿人按摩机器人手臂设计及其控制系统研究[D];长春工业大学;2011年

5 韩跃营;康复按摩机器人手臂控制系统研究[D];长春工业大学;2012年

6 赵艳云;机器人手臂下棋运动的逆运动学分析与仿真[D];青岛大学;2009年

7 侯忠坤;六自由度教学机器人手臂系统研究[D];西南交通大学;2011年

8 郑怀兵;打磨机器人手臂的三维设计与静动态分析[D];东北大学;2008年

9 李代伟;基于ARM的机器人手臂控制系统的研究[D];东北大学　;2008年

10 郑敏;基于演算子理论的非线性鲁棒控制设计及应用[D];中原工学院;2014年

本文编号：1183121