工业机械臂运动轨迹B样条计算简化及时间优化算法研究

发布时间：2021-10-12 07:52

　　“中国制造2025”及“工业4.0”等战略计划的提出预示着工业领域的智能化需求将迎来大幅提升,工业自动控制装置、智能终端、工业机械臂等产品将会得到广阔的市场空间。在具体的工业应用场景中,工业机械臂的功能需求主要集中在码垛、焊接或者在终端附带工具完成一些特定的任务。完成这些任务首要的基础是对机械臂末端、关节电机进行合理的运动轨迹规划,然后则是要提高工作的效率,这就体现为轨迹运动的速度。针对上述问题,本文对工业应用的球腕构型机械臂运动规划展开研究,为之后的机械臂整体控制奠定基础。对于结构不同的机械臂并没有统一逆解公式,数值方式求解耗时长对于实时性要求高的应用场合并不合适。本文利用坐标变换矩阵的正交性以及三角函数的特点求得机械臂解析解,提高逆解的效率和稳定性。并对于机械磨损导致结构偏离球形腕的问题,编写LM校正算法保证执行器的位姿精度。在完成传统机械臂具备PTP、直线以及圆弧运动规划的基础上,利用B样条对自由曲线运动路径进行规划,并通过节点插入的方式将其转化为多段三次多项式曲线进行轨迹长度求解,加快求解的速度。对机械臂执行器沿轨迹运动的速度进行优化,考虑关节电机的转速、转矩限制,通过寻找特征... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 运动轨迹规划
        1.2.2 运动规划优化算法
    1.3 主要研究内容
第2章 六自由度机械臂运动学建模
    2.1 引言
    2.2 坐标变换
    2.3 正运动学建模
    2.4 Pipper类型机械臂逆运动学
    2.5 逆运动学的误差修正
        2.5.1 误差分析
        2.5.2 映射函数
        2.5.3 数值修正
    2.6 本章小结
第3章 机械臂运动轨迹规划
    3.1 引言
    3.2 常规运动轨迹规划
        3.2.1 PTP运动轨迹规划
        3.2.2 多关节联动
        3.2.3 直线和圆弧运动轨迹规划
        3.2.4 运动姿态规划
    3.3 自由曲线运动轨迹规划
        3.3.1 自由曲线轨迹拟合
        3.3.2 自由曲线实时插补
    3.4 轨迹过渡段规划
        3.4.1 位置过渡
        3.4.2 姿态过渡
    3.5 本章小结
第4章 运动轨迹时间优化算法
    4.1 引言
    4.2 机械臂动力学
    4.3 时间优化问题转化
    4.4 轨迹时间优化算法
    4.5 本章小结
第5章 仿真实验及结果
    5.1 引言
    5.2 机械臂运动学逆解
        5.2.1 gr608型机械臂解析解
        5.2.2 机械臂的误差修正
    5.3 运动轨迹规划
        5.3.1 多轴联动
        5.3.2 圆弧轨迹运动
        5.3.3 执行器姿态过渡
        5.3.4 自由曲线计算
    5.4 轨迹运动时间优化
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]自由曲线边界的喷涂路径规划研究[J]. 张亚坤,曾勇,张春伟,刘冬明,吴元强.  机床与液压. 2019(16)
[2]基于四阶龙格—库塔算法的NURBS曲线插补[J]. 刘高领,朱海星,刘振忠.  工具技术. 2019(08)
[3]6R工业机械手Adams中空间曲线位姿规划[J]. 周会勇,苏工兵,袁浪佳,刘天祥.  机械传动. 2019(07)
[4]我国工业机器人发展现状的调查分析[J]. 李芳芳,孙乾.  机械传动. 2019(06)
[5]不同参数化法对三次NURBS曲线拟合误差的影响[J]. 霍亚光,高扬,宋绪丁.  机电工程技术. 2019(04)
[6]基于三次Bézier三角样条插值的工业机器人连续路径轨迹规划[J]. 靳岚,赵莉,谢黎明.  机械设计与制造工程. 2019(04)
[7]人机共享控制机器人系统的应用与发展[J]. 戴廷飞,刘邈,叶阳阳,何峰,明东.  仪器仪表学报. 2019(03)
[8]工业机器人NURBS自由曲线的轨迹规划[J]. 李宏胜,汪允鹤,张伟,施昕昕.  信息与控制. 2017(02)
[9]速度约束下PSO的六自由度机械臂时间最优轨迹规划[J]. 李小为,胡立坤,王琥.  智能系统学报. 2015(03)
[10]六自由度机械臂逆运动学算法[J]. 朱齐丹,王欣璐.  机器人技术与应用. 2014(02)



本文编号：3432169