四自由度機(jī)械手軌跡規(guī)劃算法與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著智能制造業(yè)的升級(jí)換代和機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)性、運(yùn)行精度以及規(guī)劃效率提出了更高的要求，軌跡規(guī)劃算法是保證機(jī)械手運(yùn)行平穩(wěn)性和運(yùn)行精度的核心。工業(yè)機(jī)器人要在作業(yè)空間中完成給定的任務(wù)，必須準(zhǔn)確地規(guī)劃出機(jī)器人運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位移曲線、速度曲線和加速度曲線。因此研究高效的軌跡規(guī)劃算法具有重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。
　　首先，本文以 SCARA型四自由度機(jī)械手為研究對(duì)象。機(jī)械手各連桿坐標(biāo)系采用D-H表示法建立，根據(jù)各連桿的D-H

2、參數(shù)，可求得連桿之間的位姿矩陣，從而得到機(jī)器人末端執(zhí)行器相對(duì)于機(jī)身坐標(biāo)系的齊次變換矩陣。推導(dǎo)出SCARA機(jī)械手的正向運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。并且在此基礎(chǔ)上，通過(guò)Matlab機(jī)器人工具箱，建立了SCARA三維仿真模型。
　　其次，針對(duì)機(jī)械手逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)求解問(wèn)題，為提高求解速度和求解精度，提出了基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)求取運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的方法。根據(jù)笛卡爾目標(biāo)軌跡選取起點(diǎn)、終點(diǎn)和若干中間點(diǎn)，并求得與之對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)變量值序列。隨后利用插值方法求得關(guān)節(jié)空間的

3、角度變化曲線，在關(guān)節(jié)曲線上隨機(jī)選取樣本點(diǎn)，利用得到的數(shù)據(jù)訓(xùn)練并驗(yàn)證 ANFIS。與傳統(tǒng)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求取運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的方法進(jìn)行仿真對(duì)比分析，結(jié)果表明ANFIS在運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解的求取精度和運(yùn)算時(shí)間上均優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
　　再次，針對(duì)關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)學(xué)軌跡規(guī)劃問(wèn)題，分別給出了三次樣條插值算法和三次三角Bézier樣條插值算法的軌跡規(guī)劃方法，并給出了算法的詳細(xì)構(gòu)造過(guò)程。針對(duì)三次均勻B樣條插值算法軌跡曲線不經(jīng)過(guò)首末特征點(diǎn)的問(wèn)題，提出了基于三次準(zhǔn)