基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的四軸機(jī)器臂軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人是集成度很高的智能數(shù)字化產(chǎn)品，在當(dāng)今自動(dòng)控制領(lǐng)域扮演至關(guān)重要的角色。在不斷變化的市場(chǎng)需求下，為了更好的滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要，要求工業(yè)機(jī)器人應(yīng)具有很廣的通用性、獨(dú)特的柔性、動(dòng)作準(zhǔn)確性高等更好的性能。規(guī)劃?rùn)C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)于控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要。在機(jī)器人完成工作任務(wù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，軌跡生成算法會(huì)影響系統(tǒng)的整體性能。好的軌跡生成方法，可以使機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)位置之前保持穩(wěn)定、快速、精確的狀態(tài)，并且能夠在工作區(qū)域范圍內(nèi)形成任務(wù)要求

2、的軌跡。因此，軌跡規(guī)劃方式對(duì)機(jī)器人來(lái)說(shuō)很值得研究。
　　通常采用關(guān)節(jié)空間和笛卡爾坐標(biāo)空間的軌跡規(guī)劃方式對(duì)機(jī)器人要完成任務(wù)的軌跡參數(shù)進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)計(jì)算并生成軌跡。但是傳統(tǒng)的方式在機(jī)器人的自由度增多時(shí)，計(jì)算變復(fù)雜，效果很差。目前，常采用遺傳算法和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化軌跡規(guī)劃問(wèn)題，但因遺傳算法過(guò)早收斂，易陷入局部極值，無(wú)法得到全局最優(yōu)解，BP網(wǎng)絡(luò)全局逼近、學(xué)習(xí)速度緩慢等缺點(diǎn)，在實(shí)際工程應(yīng)用中，效果不理想。介于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)快速收斂性，高精度

3、逼近的能力，很適合應(yīng)用在機(jī)器人的軌跡規(guī)劃中。
　　本文主要研究四軸工業(yè)機(jī)器臂在工作空間的軌跡規(guī)劃方式，以提高機(jī)器臂對(duì)路徑點(diǎn)擬合的速度和精度為目的，采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)機(jī)器臂軌跡路徑點(diǎn)擬合逼近以提高機(jī)器臂系統(tǒng)的工作性能。由于本文重點(diǎn)側(cè)重于提高機(jī)器臂完成作業(yè)任務(wù)的速度和精度，因此首先對(duì)研究的四軸機(jī)器臂系統(tǒng)進(jìn)行了解分析，并用機(jī)器人學(xué)等相關(guān)知識(shí)建立四自由度工業(yè)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)模型，采用D-H參數(shù)法得到它的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;其次，通過(guò)具備強(qiáng)大數(shù)值計(jì)算

4、功能的MATLAB軟件建立機(jī)器臂三維空間模型，驗(yàn)證模型的正確性，利用所建機(jī)器臂三維模型進(jìn)行正逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，繪制機(jī)器臂的坐標(biāo)、速度、加速度曲線，對(duì)進(jìn)一步探究機(jī)器臂軌跡生成算法有重要的指導(dǎo)意義;最后，簡(jiǎn)單介紹機(jī)器臂關(guān)節(jié)空間和直角坐標(biāo)空間中的軌跡規(guī)劃算法，并用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的擬合和逼近功能來(lái)優(yōu)化規(guī)劃方式的問(wèn)題。運(yùn)用MATLAB對(duì)徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，仿真研究其對(duì)插補(bǔ)點(diǎn)的擬合能力。
　　結(jié)果表明，RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的軌跡，相對(duì)于