三自由度支链嵌套并联机器人轨迹规划及控制

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1、分类号：密级：UDC：编号：201331204043河北工业大学硕士学位论文三自由度支链嵌套并联机器人轨迹规划及控制论文作者：唐建业学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：张建军职称：教授资助基金项目：支链嵌套并联机器人动平台可连续回转的实现机理与设计理论研究DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalManufactureandAutomationTHETRA

2、JECTORYPLANNINGANDCONTROLOF3-DOFPARALLELMANIPULATORWITHLIMBSOFEMBEDDINGSTRUCTURESbyTangJianyeSupervisor:Prof.ZhangJianjunMarch2016ThisworksupportedbytheNaturalScienceFoundationofChina,No.51175144,2012-2015.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中

3、已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进

4、行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要机器人的控制性能对于机器人的生产效率以及操作精度有重要意义，机器人的轨迹规划和轨迹跟踪是机器人控制性能的两个重要方面。本文对一种用于硅片传输的三自由度支链嵌套并联机器人进行轨迹规划以及控制器设计，使其能够在满足约束条件的前提下，提高生产效率和操作精度，满足人们对硅片传输的高效率和高精度需求。本文首先对硅片传输机器人、机器人轨迹

5、规划以及机器人控制器的发展现状进行概述，并对三自由度支链嵌套并联机器人的结构进行了分析。其次，在对轨迹规划方法进行对比分析的基础上，针对本文的研究对象，在关节空间提出一种采用改进的分段多项式进行轨迹规划的方法，在减小冲击的前提下实现时间最优，最优运动时间由序列二次规划方法得到。将规划得到的轨迹曲线进行了仿真，证明采用的轨迹规划方法是有效的。最后，为了实现机器人对目标轨迹的良好跟踪，建立三自由度支链嵌套并联机器人的动力学模型，通过分析得知该系统是耦合的非线性系统，同时考虑到运动过程可能存在的不确定的外加

6、干扰对机器人运动的影响，在对多种控制手段的优点和缺点进行分析的基础上，最终选择使用滑模变结构控制方法设计机器人的控制器。控制器设计完成以后对规划得到的轨迹曲线进行仿真，结果表明控制器能够良好地跟踪目标轨迹，同时当系统存在扰动的时候具有很好的鲁棒性。关键词：并联机器人时间最优轨迹规划控制器轨迹跟踪I三自由度支链嵌套并联机器人轨迹规划及控制II河北工业大学硕士学位论文ABSTRACTThecontrolperformanceofmanipulatorsisveryimportantfortheireffi

7、ciencyandoperationprecision,trajectoryplanningandtrajectorytrackingaretwoimportantaspectsofthecontrolperformanceofmanipulators.Themainjobofthispaperistocompletethetrajectoryplanningandthedesignofthecontrollerofa3-dofparallelmanipulatorwithlimbsofembeddi

8、ngstructuresthatisusedtotransferwafer.Itcanimprovetheefficiencyandoperationprecisionbasedontheconstraintconditions,tomeettherequirementsofhighefficiencyandhighprecisionofwafertransmission.Firstly,thedevelopmentstatusofwafertransm