SCARA工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃與仿真研究.pdf

1、SCARA工業(yè)機(jī)器人因?yàn)槠渌俣瓤臁⒕雀叩奶攸c(diǎn)，已被廣泛地應(yīng)用于“3C”、食品、醫(yī)藥等行業(yè)中的裝配、搬運(yùn)等生產(chǎn)過(guò)程。本文的主要目的是設(shè)計(jì)一款SCARA工業(yè)機(jī)器人，分析它在不同任務(wù)需求下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律（即軌跡規(guī)劃），同時(shí)為其它類型工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制方法與技術(shù)提供一定的參考。
　　首先，設(shè)計(jì)了SCARA工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，建立了其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)模型。根據(jù) D-H方法建立其基座標(biāo)系與末端執(zhí)行器的齊次變換矩陣，得到運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，通過(guò)Robo

2、tics Toolbox建立仿真模型對(duì)其驗(yàn)證；通過(guò)反變換法，求解運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解，并對(duì)第三、四軸的運(yùn)動(dòng)解耦；通過(guò)Lagrange方法，建立了SCARA的動(dòng)力學(xué)方程，為其實(shí)時(shí)控制、傳動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，將關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間中的一般插值方法應(yīng)用于SCARA的軌跡規(guī)劃，并對(duì)其分析改進(jìn)。在關(guān)節(jié)空間中，詳細(xì)推導(dǎo)了三次樣條曲線在軌跡插值中的計(jì)算方法；在笛卡爾空間中，分析了空間直線-圓弧的規(guī)劃方法；為保證末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)軌跡平

3、滑連續(xù)，降低沖擊，對(duì)啟停算法進(jìn)行了一定改進(jìn)。
　　再次，建立軌跡優(yōu)化模型，應(yīng)用遺傳算法對(duì)其求解。針對(duì)一般的軌跡方法不能充分發(fā)揮機(jī)器人的物理特性，將5次非均勻B樣條曲線應(yīng)用于軌跡插值，建立以時(shí)間最優(yōu)為第一目標(biāo)，沖擊最小為第二目標(biāo)的軌跡優(yōu)化模型，同時(shí)運(yùn)用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化。
　　最后，通過(guò)Adams建立SCARA的仿真模型，驗(yàn)證其軌跡規(guī)劃方法的正確性。根據(jù)軌跡方程，計(jì)算理論軌跡，然后通過(guò)Adams進(jìn)行仿真，驗(yàn)證以空間圓弧為路