六自由度工业机器人轨迹规划及控制算法研究

发布时间：2019-09-06 13:48

【摘要】：在日益现代化的工业制造领域,对工业机器人有着日益强大的应用需求。其中,工业机器人的轨迹规划与轨迹跟踪控制算法是工业机器人研究的核心内容,该方面的研究可为工业机器人平稳运行、提高工作效率等提供技术支持。本论文以GRB4016型六自由度机器人为蓝本,从六自由度工业机器人的数学建模、轨迹规划、控制算法、虚拟样机的设计及联合仿真这几个方面进行了探索性研究,以期为工程应用中机器人轨迹规划及轨迹跟踪控制算法实现等提供技术参考,达到了节约成本,提高研发效率的目的。本论文所做工作及成果如下:1)六自由度工业机器人的数学建模以GRB4016型六自由度机器人为研究对象,建立了 GRB4016型六自由度机器人的数学模型。首先,讨论了机械臂建模所需的位姿描述、坐标变换等数理基础;然后,对GRB4016型六自由度机器人进行了标准D-H法和改进D-H法的建模;最后,运用数理基础中的坐标变换相关知识,对其进行运动学方程的建立和求解。2)六自由度工业机器人的轨迹规划提出了一种基于PSO的非均匀五次B样条六自由度工业机器人轨迹规划方案。首先,运用了五次非均匀B样条插值法,实现关节空间的轨迹规划,这种插值法相较于高阶多项式插值法,具有凸包性和局部支撑性等优点;然后,通过PSO算法对规划出的轨迹进行时间-脉动最优的优化,研究结果表明,本论文提出的基于PSO优化算法的五次B样条轨迹规划方案,能够得到时间-脉动较优的轨迹,实现了六自由度机器人高运行效率和好平稳性的预期目标;最后,结合工程中三种工件运送需求背景,运用所提方案实现了不同场景下的机器人轨迹规划,验证了所提出方法的有效性。3)六自由度工业机器人的轨迹跟踪控制及联合仿真以轨迹规划后得到的最优轨迹为期望轨迹,作为六自由度工业机器人轨迹跟踪控制系统的期望输入,设计了相应的PID和模糊PID控制策略。首先,对GRB4016型机器人进行虚拟样机的设计,完成SolidWorks+MATLAB/SimMechanics仿真平台的搭建;然后,为验证所提六自由度工业机器人的轨迹跟踪控制方法的有效性,在仿真平台上进行仿真实验。仿真结果表明,所给出的轨迹跟踪控制算法是有效的,达到了预期目标。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP242.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 陶其铭,柯尊忠;机器人轨迹规划新方法的研究[J];机床与液压;2003年04期

2 张立勋;董玉红;路敦民;沈锦华;;合作机器人轨迹规划及实验研究[J];中国机械工程;2005年22期

3 潘双夏;季炳伟;童永峰;;基于操纵平稳性的液压挖掘机轨迹规划方法[J];浙江大学学报(工学版);2006年08期

4 胡贯朋;高雪官;马培荪;;一种类人型机器人踢球时腿部轨迹规划实验方案[J];实验室研究与探索;2006年01期

5 穆海华;周云飞;严思杰;韩爱国;;超精密点对点运动三阶轨迹规划精度控制[J];机械工程学报;2008年01期

6 张立勋;李彦涛;高峻;刘富强;;助餐机器人轨迹规划研究[J];系统仿真学报;2010年05期

7 谭岗慧子;陈劲杰;;三指仿人灵巧手轨迹规划及仿真研究[J];机械研究与应用;2010年03期

8 邹风山;曲道奎;徐方;;真空机器人轨迹规划研究[J];组合机床与自动化加工技术;2011年10期

9 徐鹏飞;罗庆生;韩宝玲;姚猛;;新型工业码垛机器人轨迹规划研究[J];组合机床与自动化加工技术;2012年05期

10 周荣荻;王海;;多指灵巧手关节空间的轨迹规划研究[J];数字技术与应用;2012年07期

相关会议论文 前10条

1 张国伟;李斌;郑怀兵;龚海里;王聪;;乒乓球灵巧机械臂轨迹规划[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅰ[C];2011年

2 杨淮清;金兰;;基于动作基元的行走轨迹规划及其在原地转向型机器人中的应用[A];2006中国控制与决策学术年会论文集[C];2006年

3 张涛;李则婷;陈善本;;移动焊接机器人轨迹规划[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

4 郭为忠;韩波;邹慧君;;混合输入机构的连续轨迹规划研究[A];全国印刷、包装机械凸轮、连杆机构学术研讨会（第6届全国凸轮机构学术年会）论文集[C];2005年

5 冯翼;李颖;赵新;刘景泰;;足球机器人运动轨迹规划和避障算法的设计与实现[A];马斯特杯2003年中国机器人大赛及研讨会论文集[C];2003年

6 许瑛;渡徍克巳;许伟;;连杆曲线的等弧长分割法在机器人轨迹规划中的应用[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年

7 刘新建;李迅;张彭;;双柔性杆机械手点位运动的关节轨迹规划[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年

8 崔天时;陈天宏;;基于遗传算法的采摘机器人轨迹规划[A];黑龙江省农业工程学会2011学术年会论文集[C];2011年

9 单恩忠;戴斌;宋金泽;孙振平;;受控动力学样条插值方法研究[A];2009年中国智能自动化会议论文集（第一分册）[C];2009年

10 荆怀靖;唐春英;任斐;王辉;;基于组合映射的网格曲面螺旋轨迹规划[A];第二届民用飞机制造技术及装备高层论坛资料汇编（论文集）[C];2010年

相关重要报纸文章 前2条

1 谭论 哈恩晶;国外机器人“水土不服”国产机器人市场看好[N];中国工业报;2005年

2 黄柯;机器人产业跃过“临界期” 企业摩拳擦掌[N];中国高新技术产业导报;2009年

相关博士学位论文 前8条

1 胡海静;行星着陆轨迹规划与制导控制方法研究[D];北京理工大学;2016年

2 高德东;柔性针穿刺软组织变形机理及动态轨迹规划方法研究[D];浙江大学;2017年

3 禹鑫q，

本文编号：2532649