工业机器人协同工作的多轴联动前瞻轨迹规划

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1、西南科技大学工程硕士专业学位论文工业机器人协同工作的多轴联动前瞻轨迹规划作者姓名胡长友所在学院信息工程学院专业/领域集成电路工程学校导师梁艳阳校外导师蒋明论文完成日期2018年05月29日ClassifiedIndex:TP242.2U.D.C:621SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisMulti-AxisLinkageLookaheadtrajectoryPlanningforIndustrialRobotsCoo

2、perativeWorkGrade:2015Candidate:HuChangyouAcademicDegreeAppliedfor:MasterSpeciality:IntegratedCircuitEngineeringSupervisor:LiangYanyangJiangMingMay.29th.2018西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要控制技术作为数控系统关键技术之一，代表一个国家的数控技术水平。我国工业机器人起步迟且技术水平不高，为大幅提高机器人的国产占有率和性能，必须加大研发投

3、入，组建高效研发团队进行机器人核心零部件特别是控制器的研制。本文主要完成通用六关节工业机器人建模、多轴联动轨迹规划、控制器硬件平台设计及高速总线通信技术。在多轴联动前瞻中考虑冲击限制实现加速度平滑控制。控制器轨迹插补分速度规划、路径构造和速度前瞻控制三层实现，速度规划层采用高效的S型曲线实现，路径构造层采用直线与圆弧相结合的细小段构造空间位置轨迹，利用轴-角对的方式进行机器人的姿态路径和过渡路径构造。机器人控制系统是一个对实时性要求非常高的运动控制应用。本文主控单元采用高性能嵌入式解决方案、实时操

4、作系统以及POWERLINK高速实时总线通信设计硬件平台。利用ARM核心处理器芯片搭载嵌入式Linux操作系统完成人机交互任务。基于Linux系统在Qt上采用C++语言进行算法设计与封装，通过软硬件结合的方式完成算法测试与实现，在MATLAB中完成数据可视化分析，验证了所提算法的可行性和高效性。关键词：运动学轨迹规划速度前瞻多轴联动精插补西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractAsoneofthekeytechnologiesofCNCsystem,controltechnology

5、representsthelevelofNCtechnologyinacountry.China’sindustrialrobotsstartedlateandtheirtechnicallevelisnothigh.Inordertogreatlyincreasethedomesticmarketshareandperformanceofrobots,itisnecessarytoincreaseR&DinvestmentandestablishanefficientR&Dteamtodevel

6、opthecorerobotcomponents,especiallythecontrollers.Thispapermainlycompletestheuniversalsixjointindustrialrobotmodeling,multi-axislinkagetrajectoryplanning,controllerhardwareplatformdesignandhigh-speedbuscommunicationtechnology.Inthemulti-axislinkagefor

7、esight,theimpactconstraintsareconsideredtoachieveaccelerationsmoothingcontrol.Thecontrollertrajectoryinterpolationisdividedintothreeparts:subspeedplanning,pathconstructionandspeedforwardcontrol.ThespeedplanninglayerisimplementedbyefficientScurve.Thepa

8、thconstructionlayeradoptsastraightsectionandacirculararccombinedwithasmallsectionofconstructionspacelocationtrack.Therobot’sattitudepathandtransitionpathareconstructedbymeansofanaxis-anglepair.Therobotcontrolsystemisamotioncontrolapplicationwi