主从机器人协调运动系统的标定与轨迹规划方法研究

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1、硕士学位论文主从机器人协调运动系统的标定与轨迹规划方法研究RESEARCHONSTANDARDIZATIONANDTRAJECTORYPLANNINGOFTHEMASTER-SLAVEROBOTS’COORDINATEDSYSTEM史帅刚哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP24学校代码：10213国际图书分类号：681.3密级：公开工程硕士学位论文主从机器人协调运动系统的标定与轨迹规划方法研究硕士研究生：史帅刚导师：王常虹教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：控制科学与工程系答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIn

2、dex:TP24U.D.C:681.3DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHONSTANDARDIZATIONANDTRAJECTORYPLANNINGOFTHEMASTER-SLAVEROBOTS’COORDINATEDSYSTEMCandidate：ShiShuaigangSupervisor：Prof.WangChanghongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：D

3、ept.ofControlScienceandEngineeringDateofDefense：June,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要随着新一轮的产业升级，工业机器人行业迎来了一个快速发展的时期。原本人为操作的复杂工序，陆续地会被机器人流水线代替，这对机器人技术提出了新的挑战，尤其是面向复杂运动的多机器人协调运动系统。本文以主从机器人系统为例研究有关多机器人系统的关键技术，对于主从机器人系统的标定、主从机器人协调运动系统的轨迹规划方法进行了研究，主要内容如下：基坐标系标

4、定是建立协调运动系统运动学模型的基础。针对现有标定方案的标定精度与操作过程复杂程度相矛盾的问题，本文设计了一种主从机器人自标定的方法，该方法操作过程简单，只需将主从机器人示教在空间两点处交会，利用该时刻的几何关系求解基坐标系相对位姿阵。针对该标定方法的精度问题，本文设计了试验进行了分析，结果证明该方法是可行的。本文还通过现场试验，使用基坐标系标定方法标定了一组主从机器人。针对主从机器人协调运动系统，本文解决了协调系统的建模问题。首先，关于单机器人运动学建模问题，采用D-H建模方法，简化了六自由度串联机器人的建模过程，求解了运动学正解与反解，并且在软件中进行了仿真，验证了

5、建模的正确性。在基坐标系标定与单机器人运动学模型的基础上，建立了协调运动系统的运动学模型，为研究协调运动系统的轨迹规划方法做了铺垫。关于协调运动系统的轨迹规划问题，本文就三种主从机器人末端约束关系，分别设计了三种不同的轨迹规划方法，解决了从机器人如何协调主机器人运动的问题。为了验证轨迹规划方法的可行性，设计了软件仿真试验，在离线编辑系统中实现了轨迹规划方法，实验结果表明，轨迹规划方法可以达到位置精度10-4m，具有实际应用价值。关键词：主从机器人；运动学模型；基坐标系标定；轨迹规划方法-I-AbstractAbstractWiththenewindustrialupgr

6、ade,theroboticsembracesitsprosperityperiodofdevelopment.Originalhumanworkssuchascomplexprocesses,willbereplacedbyrobotssoonerorlater.It`schallengefortherobottechnology,especiallyforthecomplexmotionoftherobotcoordinationmotionsystem.Takingthemaster-slaverobotssystemasanexample,thekeytechn

7、ologiesonmulti-robotsystemsuchasthemaster-slaverobotsystemcalibration,master-slaverobottrajectoryplanningmethodswasstudiedinthisessay.Themainpointofthisessayareasfollows:Basecoordinatesystemcalibrationisthebasisfortheestablishmentofkinematicsmodelofthecoordinationmotionsy