基于时间最优的3R串联机械手轨迹规划及仿真的研究
发布时间：2021-07-10 18:03
随着工业机器人在现代工业制造生产中所处的地位越来越重要,人们对它的工作性能也有了更高的要求。不仅要求工业机器人能够精准的完成工作任务,还希望在保证平稳运动的前提下,沿着特定的路径尽可能缩短运动时间,提高工作效率。因此本文以3R串联机械手的运行时间作为优化指标,研究了机械手最优时间轨迹规划问题,以提高机械手在实际生产工作过程中的工作效率。首先,本文介绍了国内外机器人技术的发展现状和机器人轨迹规划的相关研究成果。接着论述了机械手运动学的理论基础,根据D-H方法对已经参数化机械手模型进行运动学分析并建立了3R串联机械手的运动学方程。利用代数法对运动学方程的逆解问题进行求解,为后续机械手轨迹规划奠定基础。其次,阐述了机械手的轨迹规划方法,并且深入研究了B样条曲线用于轨迹规划的计算方法和性质,利用B样条曲线插值在关节空间坐标系中对3R串联机械手进行轨迹规划。然后介绍了遗传算法的优化原理,并利用B样条曲线分段处理的特性,提出了一种利用遗传优化算法进行机械手最优时间轨迹规划方法。在此方法中,将机械手各关节沿着特定路径运动的总时间归结为走完每一段B样条曲线轨迹所需时间的总和,以时间最短为优化目标,并提...
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1两种国外工业机器人Fig.1.1Twoforeignindustrialrobots
图 1.2 焊接机器人Fig. 1.2 Welding robots人领域取得了一定成就，但与美国仍然存在着一些差距。在机器人制度不足，缺乏尖端的机器人技术，机中需要尽快解决的问题。研究现状机器人实际工作要求，设计一条最中所给定的约束条件，如速度和加精确度都与轨迹规划密切相关，因的[15]。人轨迹规划提出许多不同的方法，其中，以运行时间最优为目标的机
作过程中经历的时间是机械手各关节轨迹规划的主要目标，可以通过对动学、动力学研究，满足其相应的约束条件，通过具体的优化方法来实迹规划。在机械手在工作过程中，其关节角位移、角速度和角加速度会械冲击，降低了机械手运动的精度，进而引起系统的振荡，导致机械手因此，对机械手各关节运动轨迹进行合理规划，能够显著提高机械手的证机械手的轨迹跟踪精度，有效提升机械手的工作效率。文是根据实际生产空间情况和具体工作任务，如图 1.3 所示，对 3R 串联过程中轨迹规划问题进行研究，提出了以机械手运行时间最短的轨迹规这种算法能够按照初始给定的时间间隔序列，通过运算实现对机械手最划。利用 D-H 方法建立 3R 串联机械手运动学方程，并进行逆运动学分 B 样条曲线对机械手进行轨迹规划。在满足机械手运动学约束的条件下法对机械手的各关节轨迹进行时间上的优化，使机械手能够在最短的时设定好的轨迹到达预定的位置，从而实现对机械手最优时间的轨迹规划手工作效率。对优化后的结果进行仿真分析，以验证轨迹规划方法的可
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人技术的新进展[J]. 徐扬生,阎镜予. 集成技术. 2012(01)
[2]我国工业机器人发展研究[J]. 孙英飞,罗爱华. 科学技术与工程. 2012(12)
[3]板簧搬运机械手轨迹规划研究[J]. 姜倩倩,李素玲,陈大伟. 山东理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[4]真空机器人轨迹规划研究[J]. 邹风山,曲道奎,徐方. 组合机床与自动化加工技术. 2011(10)
[5]基于AGA的时间最优机械臂轨迹规划算法[J]. 付荣,居鹤华. 计算机应用研究. 2011(09)
[6]我国工业机器人产业现状与发展战略探讨[J]. 李宇剑,巢明. 制造业自动化. 2010(15)
[7]基于MATLAB Robotics Toolbox的机器人学仿真实验教学[J]. 谢斌,蔡自兴. 计算机教育. 2010(19)
[8]工业机器人的最优时间与最优能量轨迹规划[J]. 徐海黎,解祥荣,庄健,王孙安. 机械工程学报. 2010(09)
[9]机械手时间最优脉动连续轨迹规划算法[J]. 朱世强,刘松国,王宣银,王会方. 机械工程学报. 2010(03)
[10]工业机器人关节空间的插值轨迹规划[J]. 凌家良,施荣华,王国才. 惠州学院学报(自然科学版). 2009(03)
博士论文
[1]六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究[D]. 刘松国.浙江大学 2009
硕士论文
[1]SCARA型四自由度机械臂轨迹规划算法的设计与实现[D]. 刘磊.安徽工程大学 2013
[2]机器人轨迹规划方法研究[D]. 田西勇.北京邮电大学 2008
本文编号：3276404
【文章来源】：沈阳工业大学辽宁省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1两种国外工业机器人Fig.1.1Twoforeignindustrialrobots
图 1.2 焊接机器人Fig. 1.2 Welding robots人领域取得了一定成就，但与美国仍然存在着一些差距。在机器人制度不足，缺乏尖端的机器人技术，机中需要尽快解决的问题。研究现状机器人实际工作要求，设计一条最中所给定的约束条件，如速度和加精确度都与轨迹规划密切相关，因的[15]。人轨迹规划提出许多不同的方法，其中，以运行时间最优为目标的机
作过程中经历的时间是机械手各关节轨迹规划的主要目标，可以通过对动学、动力学研究，满足其相应的约束条件，通过具体的优化方法来实迹规划。在机械手在工作过程中，其关节角位移、角速度和角加速度会械冲击，降低了机械手运动的精度，进而引起系统的振荡，导致机械手因此，对机械手各关节运动轨迹进行合理规划，能够显著提高机械手的证机械手的轨迹跟踪精度，有效提升机械手的工作效率。文是根据实际生产空间情况和具体工作任务，如图 1.3 所示，对 3R 串联过程中轨迹规划问题进行研究，提出了以机械手运行时间最短的轨迹规这种算法能够按照初始给定的时间间隔序列，通过运算实现对机械手最划。利用 D-H 方法建立 3R 串联机械手运动学方程，并进行逆运动学分 B 样条曲线对机械手进行轨迹规划。在满足机械手运动学约束的条件下法对机械手的各关节轨迹进行时间上的优化，使机械手能够在最短的时设定好的轨迹到达预定的位置，从而实现对机械手最优时间的轨迹规划手工作效率。对优化后的结果进行仿真分析，以验证轨迹规划方法的可
【参考文献】：
期刊论文
[1]机器人技术的新进展[J]. 徐扬生,阎镜予. 集成技术. 2012(01)
[2]我国工业机器人发展研究[J]. 孙英飞,罗爱华. 科学技术与工程. 2012(12)
[3]板簧搬运机械手轨迹规划研究[J]. 姜倩倩,李素玲,陈大伟. 山东理工大学学报(自然科学版). 2012(02)
[4]真空机器人轨迹规划研究[J]. 邹风山,曲道奎,徐方. 组合机床与自动化加工技术. 2011(10)
[5]基于AGA的时间最优机械臂轨迹规划算法[J]. 付荣,居鹤华. 计算机应用研究. 2011(09)
[6]我国工业机器人产业现状与发展战略探讨[J]. 李宇剑,巢明. 制造业自动化. 2010(15)
[7]基于MATLAB Robotics Toolbox的机器人学仿真实验教学[J]. 谢斌,蔡自兴. 计算机教育. 2010(19)
[8]工业机器人的最优时间与最优能量轨迹规划[J]. 徐海黎,解祥荣,庄健,王孙安. 机械工程学报. 2010(09)
[9]机械手时间最优脉动连续轨迹规划算法[J]. 朱世强,刘松国,王宣银,王会方. 机械工程学报. 2010(03)
[10]工业机器人关节空间的插值轨迹规划[J]. 凌家良,施荣华,王国才. 惠州学院学报(自然科学版). 2009(03)
博士论文
[1]六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究[D]. 刘松国.浙江大学 2009
硕士论文
[1]SCARA型四自由度机械臂轨迹规划算法的设计与实现[D]. 刘磊.安徽工程大学 2013
[2]机器人轨迹规划方法研究[D]. 田西勇.北京邮电大学 2008
本文编号：3276404
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