船體型材切割機(jī)械臂軌跡規(guī)劃與控制研究.pdf

1、船舶工業(yè)是復(fù)雜的綜合性產(chǎn)業(yè)，與金融投資、機(jī)電設(shè)備、材料工藝等多個(gè)行業(yè)關(guān)系密切。船體的建造過(guò)程中有大量的切割、裝配、焊接和涂裝等工作，人工完成上述工作不能保證精度和質(zhì)量，而且噪聲、粉塵等有害因素危害工人健康。機(jī)械臂不僅能夠在惡劣環(huán)境中正常工作，而且能夠保證加工精度，提高生產(chǎn)效率。機(jī)器人技術(shù)也是對(duì)造船CIMS強(qiáng)有力的補(bǔ)充。
　　本文以垂直關(guān)節(jié)型六自由度機(jī)械臂STAUNLI-TX90為研究對(duì)象，著重研究了其軌跡規(guī)劃和軌跡跟蹤控制問(wèn)題。<

2、br>　　首先研究了機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析方法，運(yùn)用 D-H坐標(biāo)系法建立了機(jī)械臂連桿坐標(biāo)系，根據(jù)連桿參數(shù)和齊次變換矩陣推導(dǎo)了機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，采用解析法給出了機(jī)械臂的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解公式。在MATLAB中建立了機(jī)械臂的三維簡(jiǎn)化模型了，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析過(guò)程的合理性。
　　其次介紹了關(guān)節(jié)空間（任務(wù)空間）的多項(xiàng)式、拋物線過(guò)渡曲線軌跡規(guī)劃和笛卡爾空間（坐標(biāo)空間）的空間直線、圓弧插補(bǔ)算法。對(duì)其中的三次多項(xiàng)式和五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃進(jìn)行了對(duì)比仿真，結(jié)果

3、顯示五次多項(xiàng)式規(guī)劃的加速度曲線平滑性更好。詳細(xì)介紹了k次非均勻 B樣條曲線及其軌跡規(guī)劃求解步驟，并采用三次 B樣條曲線分別對(duì)關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間的數(shù)據(jù)點(diǎn)序列進(jìn)行規(guī)劃仿真，結(jié)果顯示曲線光順，算法合理。
　　最后在傳統(tǒng)定參數(shù) PID控制的基礎(chǔ)上對(duì)比引入基于滑模控制的自適應(yīng) PID控制，設(shè)計(jì)了滑模面，采用梯度下降法求解自適應(yīng)率，為了保證系統(tǒng)的軌跡跟蹤穩(wěn)定性，添加了監(jiān)督控制器，在Simulink中仿真驗(yàn)證了控制器能夠發(fā)揮作用，能夠?qū)崿F(xiàn)軌跡