工业机器人最优轨迹规划问题研究

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1、ｍｖ：硕：ｔ学位论文Ｉ工业婦人最纖親删歷究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｒａｅｃｔｏｒｌａｎｎｉｎｏｆｊｙｐｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔＩ研究生：周旋指导娜：乔枫教授学科誦：控制工程■Ｈ３破４堯４筹Ｚ－１０Ｓ：年十二月分类号：学校代码：10153UDC：密级：公开硕士学位论文工业机器人最优轨迹规划问题研究作者姓名：周旋入学年份：2013年9月指导教师：乔枫教授学科领域：控制工程申请学位：工程硕士所在单位：信息与控制

2、工程学院论文提交日期：2015年11月论文答辩日期：2015年12月学位授予日起：2016年1月答辩委员会主席：王安娜答辩委员会组成：王安娜沈滢赵德平刘美菊郭彤颖论文评阅人：郭彤颖声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下独立完成的。论文中取１＾得的研究成果除加义标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我共同工作过的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。＂？＾１作者签名：＾日

3、期。：７护年学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳建筑大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和＾據盘１，允许论文被查阅和借阅。本人授权沈阳建筑大学（或其授权机构）可乂将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库并通过网络提供检索、刻览。（如作者和导师同意论文交流，请在下方签名；否则视为不同意。）作者和导师同意网交流的时间为作者获得学位后：＾一一不限□半年ｔ／年□年半□两年□广？作者

4、签名：导师签矣：曰期：於年！巧日期：＾＞＞＾弹／硕士研究生学位论文摘要I摘要随着当代计算机技术和人工智能的发展，人们对于机器人的需求不仅仅只停留在能够完成所指定的工作任务，而且还要求其能在保证工作质量的基础上尽可能的提高工作效率，以及减小实际操作中误差等要求，所以在对机器人轨迹规划的时间最优、精确性以及稳定性等方面的研究已成为机器人研究的重点关注内容。本文以PUMA560机器人为研究对象，具体研究内容如下：（1）对课题所研究的背景意义，以及目前工业机器人轨迹规划研究的发展状况进行

5、了分析；以具有六自由度的PUMA560工业机器人为研究对象，先根据相关位姿的描述，通过D-H参数法建立了PUMA560机器人的运动学模型，对运动学方程进行了分析，并给出了其正、逆解公式，从而为下文所涉及算法的连续性提供了保证。（2）研究了在关节空间和在笛卡尔空间中，工业机器人实现轨迹规划的基本原理，分析了多项式函数插值以及插补算法在轨迹规划方面的基本规划方法，并实现了轨迹在关节空间和在笛卡尔空间的实时生成；推导出B样条曲线，并建立三次B样条曲线以及三次非均匀B样条曲线(NURBS，Non-Uni

6、formRationalB-Spline)实现轨迹规划问题的研究。（3）研究了遗传算法和NURBS插补算法在关节空间和在笛卡尔空间中的轨迹规划问题，其具体包括两部分：基于三次均匀B样条遗传算法的工业机器人轨迹规划以及基于NURBS插补算法的工业机器人在笛卡尔空间的轨迹规划问题的研究。文中采用MATLAB中的RoboticsToolbox构建的PUMA560机器人仿真模型，对所研究的轨迹规划算法进行编程，再把算法的运行程序中得到的数据在MATLAB平台上进行轨迹规划仿真。从而实现了在关节空间中进行

7、基于三次B样条曲线的遗传算法全局寻优的可行性并优化了轨迹的时间效率。通过NURBS曲线插补算法，使得机器人末端轨迹速度连续平滑且加速度连续，提高了机器人的运行速度和减少了机器人机械本体的振动和关节磨损。关键词：工业机器人；时间最优；轨迹规划；B样条曲线；NURBS插补算法硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractWiththedevelopmentofcomputertechnologyandartificialintelligence,people'sdemandforrobot

8、isnotonlytocompletetheassignedtasks,butalsoguaranteethequalityofworkasmuchaspossibleonthebasisofimprovingworkefficiencyandreducetheerrorintheactualoperationrequirements.sothatinrobottrajectoryplanning,theoptimal,accuracyandstabilityofhasbecomethehotp