六自由度串联机械臂前瞻控制算法研究

发布时间：2021-05-18 08:21

　　近年来,工业智能制造的飞速发展对现代产业产生了极大的推动作用,串联机械臂作为工业制造领域的关键载体对航天、汽车等制造领域正起着越来越重要的作用。尽管国外的机器人技术相当成熟,但国内在串联机械臂运动控制算法研究方面仍存在一些不足,距离实际工程应用还有一段距离。为满足高速高精度运动需求,本文从拐角光顺、奇异位形规避、位姿速度前瞻以及速度同步规划四个方面展开研究,提出了一套满足实际应用的位姿前瞻和速度同步规划的运动控制算法,能保证较高的运行效率和轨迹精度。在整个运动规划过程中,轨迹规划是机器人运动的前提,运动学建模是基础。本文以Elfin机器人为样机进行运动学建模,轨迹光顺选取运算简单且满足速度连续性的圆弧作为局部拐角光顺曲线,对可能出现的路径分别建立过渡模型,并判断路径中可能存在的奇异点,临近奇异位形时提前降速,并在关节空间中平稳通过奇异点,通过实验验证两算法的可行性。在机器人速度前瞻部分,分析线段衔接处的速度约束条件并建立修正约束模型。分析在前瞻时位姿速度约束计算不当导致位姿无法同步运动,提出了一种同步前瞻控制策略,在原有速度模型的基础上加入位移约束,适当调整本段末速度,使得当前段位姿的... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 课题关键技术研究现状
        1.2.1 机器人轨迹光顺技术
        1.2.2 机器人奇异位形规避技术
        1.2.3 机器人同步前瞻技术
        1.2.4 机器人速度规划和插补技术
    1.3 课题研究内容和组织结构
        1.3.1 课题研究内容
        1.3.2 论文组织结构
第二章 机器人轨迹光顺与奇异位形规避算法
    2.1 机器人运动学建模
        2.1.1 机器人正运动学建模
        2.1.2 机器人逆运动学建模
    2.2 机器人轨迹光顺
        2.2.1 构建过渡圆弧
        2.2.2 圆弧速度约束
    2.3 机器人奇异位形规避
        2.3.1 雅可比矩阵求解
        2.3.2 奇异位形分析与分离
        2.3.3 奇异点路径规划
    2.4 轨迹光顺算法实现与验证
    2.5 奇异位形规避算法实现与验证
    2.6 本章小结
第三章 机器人位姿同步前瞻控制算法
    3.1 前瞻控制原理
    3.2 修正前瞻规划算法
    3.3 位姿前瞻同步分析
    3.4 同步前瞻控制策略
        3.4.1 位姿同步约束
        3.4.2 制定区间加减速规则
    3.5 位姿同步前瞻算法实现与验证
    3.6 本章小结
第四章 机器人速度规划算法
    4.1 加减速规划算法概述
    4.2 周期圆整误差分析
        4.2.1 变周期圆整策略
        4.2.2 变周期算法实现与验证
    4.3 PVT速度规划与插补策略
        4.3.1 多项式规划
        4.3.2 基于S型曲线的PVT规划策略
    4.4 PVT速度规划算法实现与验证
    4.5 本章小结
第五章 机器人前瞻控制算法系统实现与性能测试
    5.1 系统实验平台搭建
        5.1.1 平台硬件实现
        5.1.2 平台软件实现
    5.2 系统实验验证与算法性能分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    总结
    创新点
    展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的科研成果
致谢
学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3193470