六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵控制算法研究與開發(fā).pdf

1、隨著工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人逐漸替代傳統(tǒng)的數(shù)控設(shè)備在各個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行機(jī)械制造。近年來，我國涌現(xiàn)了一大批機(jī)器人中小企業(yè)，在國家政策的鼓勵(lì)下，意在實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)造與突破創(chuàng)新。本文基于六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)開發(fā)，著重研究了工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)控制算法，意在實(shí)現(xiàn)從示教采集的六關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)到機(jī)器人末端工具運(yùn)動(dòng)軌跡的自主規(guī)劃，涉及算法包括運(yùn)動(dòng)學(xué)算法、末端工具速度規(guī)劃算法、末端工具速度前瞻算法、末端工具運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)算法、末端工具姿態(tài)規(guī)劃算法。
　　針

2、對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，首先分析了通用機(jī)器人的相鄰連桿坐標(biāo)系的變換，采用D-H參數(shù)法給出通用型連桿變換矩陣。根據(jù)實(shí)際研究的六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)構(gòu)建D-H參數(shù)表，并根據(jù)連桿變換求解運(yùn)動(dòng)學(xué)正問題。采用幾何法和代數(shù)法相結(jié)合的方法求解運(yùn)動(dòng)學(xué)的逆問題，并根據(jù)實(shí)際機(jī)器人的D-H參數(shù)限制逆問題的解的個(gè)數(shù)，減少不必要的解的計(jì)算過程。通過編程實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)學(xué)算法，并將運(yùn)算結(jié)果與matlab機(jī)器人工具箱的結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證算法的正確性。
　　針對(duì)末端工具速度規(guī)劃與速度

3、前瞻，提出一種柔性的三次 S型速度曲線，根據(jù)實(shí)際加工軌跡的長度劃分速度曲線類型，主要分為完整的加速-勻速-減速過程與加速-減速過程。采用直線過渡法作為速度前瞻基礎(chǔ)，從多個(gè)因素對(duì)相鄰加工軌跡的速度進(jìn)行預(yù)前處理，既大大減少加工時(shí)間，提高加工效率，也避免機(jī)器頻繁啟停，提高加工穩(wěn)定性。通過編程實(shí)現(xiàn)速度規(guī)劃算法，并通過實(shí)例仿真分析驗(yàn)證速度規(guī)劃算法的可行性與速度前瞻算法的優(yōu)勢(shì)。
　　針對(duì)末端工具運(yùn)動(dòng)軌跡插補(bǔ)算法，根據(jù)空間任意不共線的三點(diǎn)推導(dǎo)了

4、由其確定的空間圓弧方程，采用基于時(shí)間分割法的插補(bǔ)算法對(duì)空間直線和圓弧進(jìn)行插補(bǔ)。為了消除插補(bǔ)余量造成的速度尖點(diǎn)問題，構(gòu)建梯形序列并按規(guī)整的插補(bǔ)時(shí)間進(jìn)行因子分?jǐn)偅沟眠\(yùn)動(dòng)過程速度平滑。通過編程實(shí)現(xiàn)插補(bǔ)規(guī)劃算法，分別對(duì)空間直線和圓弧插補(bǔ)進(jìn)行實(shí)例仿真，驗(yàn)證算法可行性。
　　針對(duì)末端工具姿態(tài)規(guī)劃，首先分析了姿態(tài)描述方法，包括旋轉(zhuǎn)矩陣姿態(tài)表示法和Z-Y-X歐拉角表示法。姿態(tài)規(guī)劃采用歐拉角分割，根據(jù)已知的插補(bǔ)時(shí)間將相鄰兩個(gè)狀態(tài)的末端工具的歐拉角