六自由度工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃及控制算法研究.pdf

1、在日益現(xiàn)代化的工業(yè)制造領域，對工業(yè)機器人有著日益強大的應用需求。其中，工業(yè)機器人的軌跡規(guī)劃與軌跡跟蹤控制算法是工業(yè)機器人研究的核心內容，該方面的研究可為工業(yè)機器人平穩(wěn)運行、提高工作效率等提供技術支持。本論文以GRB4016型六自由度機器人為藍本，從六自由度工業(yè)機器人的數(shù)學建模、軌跡規(guī)劃、控制算法、虛擬樣機的設計及聯(lián)合仿真這幾個方面進行了探索性研究，以期為工程應用中機器人軌跡規(guī)劃及軌跡跟蹤控制算法實現(xiàn)等提供技術參考，達到了節(jié)約成本，提高研

2、發(fā)效率的目的。
　　本論文所做工作及成果如下:
　　1)六自由度工業(yè)機器人的數(shù)學建模
　　以GRB4016型六自由度機器人為研究對象，建立了GRB4016型六自由度機器人的數(shù)學模型。首先，討論了機械臂建模所需的位姿描述、坐標變換等數(shù)理基礎;然后，對GRB4016型六自由度機器人進行了標準D-H法和改進D-H法的建模;最后，運用數(shù)理基礎中的坐標變換相關知識，對其進行運動學方程的建立和求解。
　　2)六自由度工業(yè)機器

3、人的軌跡規(guī)劃
　　提出了一種基于PSO的非均勻五次B樣條六自由度工業(yè)機器人軌跡規(guī)劃方案。首先，運用了五次非均勻B樣條插值法，實現(xiàn)關節(jié)空間的軌跡規(guī)劃，這種插值法相較于高階多項式插值法，具有凸包性和局部支撐性等優(yōu)點;然后，通過PSO算法對規(guī)劃出的軌跡進行時間-脈動最優(yōu)的優(yōu)化，研究結果表明，本論文提出的基于PSO優(yōu)化算法的五次B樣條軌跡規(guī)劃方案，能夠得到時間-脈動較優(yōu)的軌跡，實現(xiàn)了六自由度機器人高運行效率和好平穩(wěn)性的預期目標;最后，結合

4、工程中三種工件運送需求背景，運用所提方案實現(xiàn)了不同場景下的機器人軌跡規(guī)劃，驗證了所提出方法的有效性。
　　3)六自由度工業(yè)機器人的軌跡跟蹤控制及聯(lián)合仿真
　　以軌跡規(guī)劃后得到的最優(yōu)軌跡為期望軌跡，作為六自由度工業(yè)機器人軌跡跟蹤控制系統(tǒng)的期望輸入，設計了相應的PID和模糊PID控制策略。首先，對GRB4016型機器人進行虛擬樣機的設計，完成SolidWorks+MATLAB/SimMechanics仿真平臺的搭建;然后，為驗證