MOTOMAN機(jī)器人軌跡規(guī)劃和控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、在工業(yè)機(jī)器人的研究和設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)動(dòng)學(xué)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，如運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的正解、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的反解、運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃算法，在國內(nèi)外一直處于研討之中。本文對(duì)時(shí)間最優(yōu)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡做了深入研究，應(yīng)用B樣條曲線擬合機(jī)器人軌跡。并以MOTOMAN-HP3為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)設(shè)計(jì)出一種集通信、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算、軌跡規(guī)劃、三維動(dòng)態(tài)仿真為一體的機(jī)器人控制系統(tǒng)。 論文首先介紹了MOTOMAN-HP3機(jī)器人系統(tǒng)的組成，在該機(jī)器人結(jié)構(gòu)分析和參數(shù)分析的基礎(chǔ)上，采用D-H方法建

2、立了其運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，根據(jù)變換方程推導(dǎo)出HP3型機(jī)器人正運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，并提出只需要一次矩陣逆乘的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解算法。 其次詳細(xì)分析了機(jī)器人軌跡規(guī)劃的一般性問題，提出了以時(shí)間最優(yōu)為機(jī)器人軌跡優(yōu)化目標(biāo)，應(yīng)用B樣條曲線構(gòu)造機(jī)器人軌跡，建立其優(yōu)化模型；并利用MATLAB進(jìn)行HP3機(jī)器人運(yùn)動(dòng)仿真和軌跡規(guī)劃實(shí)例仿真，仿真結(jié)果能夠以三維圖直觀形象地反饋到屏幕上，可以快速準(zhǔn)確地對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析；且對(duì)機(jī)器人各關(guān)節(jié)和末端執(zhí)行器的位移、角速度和角加速度進(jìn)

3、行了曲線仿真。 再次，論文應(yīng)用VCH-構(gòu)建了MOTOMAN機(jī)器人控制系統(tǒng)平臺(tái)，通過Ethernet方式建立了機(jī)器人控制柜NX100和主控計(jì)算機(jī)間的通信，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解、軌跡規(guī)劃以及調(diào)用仿真模塊ROSTY模擬機(jī)器人實(shí)際工作狀態(tài)的三維動(dòng)態(tài)仿真功能。 最后，通過機(jī)器人搬運(yùn)任務(wù)和書寫字母實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。利用三維動(dòng)態(tài)仿真，模擬整個(gè)作業(yè)完成情況，圖形顯示運(yùn)行軌跡，檢查發(fā)生碰撞的可能性及機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡是否合理，利用通信接口傳