六自由度串联机器人轨迹规划研究

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1、学号：12105111常州大学硕士学位论文六自由度串联机器人轨迹规划研究研究生赫建立指导教师朱龙英学科、专业名称机械制造及其自动化研究方向机器人技术2015年3月ResearchonTrajectoryPlanningof6-DOFSerialRobotADissertationSubmittedtoChangzhouUniversityByHeJianLiMechanicalManufacturingandAutomationDissertationSupervisor:Prof.ZhuLong-yingMarch，2015常州大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交

2、的学位论文是本人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在论文中以明确方式标明。本人已完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权的说明本学位论文作者完全了解常州大学有关保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属常州大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制

3、手段保存、汇编本学位论文。保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在年解密后适用本授权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。学位论文作者签名：签字日期：年月日导师签名：签字日期：年月日中文摘要本文以六自由度串联机器人为研究对象，分六个章节进行详细阐述，主要包括绪论、机器人数理分析、轨迹规划及优化和轨迹跟踪控制。论文的主要研究内容总结如下：首先，将国内外工业机器人的研究状况作了阐述，并针对性的介绍了轨迹规划和轨迹寻优方面的研究内容，而后结合连杆空间描述，创建机器人连杆坐标系，获得机器人正逆运动学方程，并结合本文研究对象，求解出机器人末端位姿矩阵，验证了运

4、动学方程的正确性；同样，在已知机器人末端位姿的情况下，列出机器人各关节角的求解过程。鉴于机器人动力学的复杂性，在对本文研究对象模型简化的基础上，求得其动力学方程，为后续轨迹规划作准备。其次，对机器人不同规划空间的插补算法作了详尽的阐述，并选用7次B样条作为轨迹插值函数，利用MATLAB进行了仿真分析。再次，详细阐述了传统遗传算法工作原理及运算流程，在此基础上，根据时间-冲击最优为目标函数建立遗传算法的适应度函数，提出时间-冲击最优的机器人轨迹优化算法，该算法首先根据7次B样条函数的局部支撑性和凸包性，将机器人运动学约束简洁的转化为7次B样条曲线顶点的约束，然后通过对传统遗

5、传算法中的遗传算子、寻优流程进行改进，最后，利用ADAMS仿真，获得时间-冲击综合最优轨迹，并对轨迹进行了约束。最后，鉴于传统PID控制存在的误差大和轨迹逼近精度低等问题，提出改进PID控制算法的机器人轨迹跟踪控制策略，该控制策略首先采用改进的Logistic映射对RBF神经网络隐含层中心向量进行优化，获得RBF神经网络的最优聚类中心，然后根据RBF神经网络的自适应和自调整能力，得到PID控制算法的最优参数，同时利用MATLAB将改进后的算法与传统PID算法进行对比验证，结果证实本文所提控制算法具有较高的轨迹逼近精度和跟踪性能。关键字：机器人；B样条；轨迹规划；遗传算法；

6、PID控制IABSTRACTThispapertakestherobotwithsixdegreeoffreedomseriesastheresearchobject,andisdescribedindetailwithsixchapters,whichmainlyincludesintroduction,mathematicalanalysisofrobot,trajectoryplanningandoptimizationandtrajectorytrackingcontrol.Themainresearchcontentsofthisthesisaresummari

7、zedasfollows:Firstly,weintroducethedomesticandforeignresearchsituationaboutindustrialrobotandtherelatedworkoftrajectoryplanningandtrajectoryoptimization.Combinedwiththeconnectingrodspacedescription,arobotlinkcoordinatesystemwascreatedforobtainingtherobotkinematics.T