工业机器人自适应轨迹平滑过渡算法研究

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1、西南科技大学研究生学位论文工业机器人自适应轨迹平滑过渡算法研究年级2013姓名张平申请学位级别硕士专业控制科学与工程指导教师梁艳阳副教授ClassifiedIndex:TP242U.D.C:004.8SouthwestUniversityofScienceandTechnologyMasterDegreeThesisResearchonadaptivetrajectorysmoothtransitionalgorithmforIndustrialrobotGrade:2013Candidate:ZhangPingAcademicDegreeAppliedfor:M

2、asterSpeciality:ControlscienceandEngineeringSupervisor:LiangYanYangthApr.7,2016独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进巧的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地方外论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南科技大学或其它教育一机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作晦同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。＇ｆＶ私曰期Ｉ：如签名：＾真ｙ关于论文使用和授权的说明

3、目本人完全了解西南科技大学有关保留、使用学位论文的规定，Ｐ；学校有权保留学位论文的复印件，允许该论文被查阅和借阅；学校可Ｗ公布该论文的全部或部分内容，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）。签名导师签名曰期：；处个讀和户＞八．玉刀西南科技大学硕士研究生学位论文第I页摘要随着工业机器人的应用场合越来越多，对机器人运动规划的要求也越来越严格。尤其是机器人任务空间中的位置规划和姿态规划对机器人的工作精度和工作效率具有非常重要的作用。由此，本文针对机器人末端位置和姿态路径的平滑过渡算法以及连续的自适应速度规划

4、算法进行研究。作为研究基础，本文分析了几种典型的机器人末端位置和姿态基本路径，确定了各种路径的构造算法。在此基础上，研究了位置和姿态路径的平滑过渡算法。提出了三次非均匀B样条作为位置过渡路径，根据过渡点及切线方向等条件，反解出控制点，从而构造出平滑的位置路径。针对姿态过渡路径，提出了三次均匀四元数样条，根据基本姿态路径平滑过渡条件，反解出过渡路径的控制点及节点向量，进而得到平滑的姿态路径。本文对位置和姿态轨迹规划算法进行了深入研究。首先由平滑路径推导出位置长度和姿态角位移的表达式，针对位置或姿态样条曲线，分析了曲线导数与速度之间的关系，采用了辛普森公式进行数值积分

5、，解决了位置或姿态样条路径的长度或角位移的计算问题；然后运用自适应S型速度规划算法对位置和姿态平滑路径进行连续的速度规划；最后以位置和姿态轨迹的最大运行时间为参考量对位置或姿态轨迹进行同步处理。在MATLAB中搭建了六自由度串联机器人的运动仿真平台，将本文研究算法由机器人运动学逆解得到关节值，通过观察关节角度、角速度等信息，从而验证了本文算法的正确性和有效性。关键字：样条曲线四元数平滑过渡S型速度规划位姿同步西南科技大学硕士研究生学位论文第II页AbstractWhiletheapplicationsofindustrialrobotincreasegreatly

6、,themotionplanningisrequiredmoreandmorestrictly.Themotionplanningofpositionandorientationofrobottaskspacecanimprovetheprecisionandefficiencyofrobot.Fortheconsideration,thesmoothtransitionalgorithmsandcontinuousadaptivevelocityplanningalgorithmofpositionandorientationofrobottaskspacear

7、eresearchedinthisarticle.Asthebase,severaltypicalbasicpathofrobotareanalyzedinthispaper,includingtheconstructionalgorithmsofbasicpath.Onthebase,thepositionandorientationsmoothtransitionalgorithmsofrobottaskspaceareresearched.Thethreenon-uniformB-splinepathisproposed.Thecontrolpointsar

8、ecalc