工业机器人轨迹规划研究现状综述

凭借良好的环境适应性、高效率、高生产质量以及7×24工作模式,工业机器人广泛地应用于喷涂、焊接、码垛、搬运等自动化生产中.轨迹规划是工业机器人完成作业任务运动控制的基础,直接决定了机器人工作质量.为了全面了解轨迹规划现有研究方法,首先阐述了轨迹规划的基本流程,根据轨迹规划的原理不同对现有轨迹规划方法进行了分类,并分别对...     

工业机器人笛卡尔空间轨迹规划

研究了在笛卡尔坐标系中工业机器人空间直线及圆弧轨迹规划问题,提出利用抛物线过渡的空间直线插补算法和基于局部坐标系的空间圆弧插补算法。以上算法在自行设计的五自由度喷涂机器人上进行了实验验证。实验结果表明,该直线和圆弧插补算法能保证机器人运行平稳,轨迹衔接平滑。     

6R机器人轨迹规划及其在焊接中的应用

分析了关节坐标空间和直角坐标空间轨迹规划的特点，给出了轨迹规划的仿真算法，并进行了仿真分析，针对IVECO横梁的焊接，进行了机器人的轨迹规划，规划轨迹平滑连续，无抖动与停顿，可以保证机器人正常工作，规划结果表明所采用的方法是正确的。     

工业机器人轨迹规划与优化研究进展

随着机器人技术的发展,关节型工业机器人凭借效率高、精度高及良好的环境适应性与工作稳定性优点而被广泛地应用于自动化工业之中。轨迹规划是提升工业机器人作业质量的有效途径。为全面了解现有轨迹规划研究方法,对各领域轨迹规划及优化研究进展进行全面综述。首先,简述了轨迹规划的流程并根据各种轨迹规划的原理进行分类,介绍了一般轨迹规划中多项式插值法和B样条插值法的研究现状;然后,针对能量、时间及冲击等不同因素的优化研究进行详细的归纳,并指出现有轨迹寻优算法的具体思路;最后,结合实际明确动态避障、强化学习下的轨迹规划、轨迹误差补偿与预测及多机器人协作轨迹规划将是今后的研究重点。     

6R工业机器人在球管相贯焊接中的轨迹规划

球管相贯焊缝是典型的、复杂的空间曲线。建立简便、准确的相贯线数学模型,是满足焊枪头在加工过程中对姿态要求严格的前提。针对6R工业机器人的特殊结构和在加工过程中焊接工艺的要求,提出了一种控制焊枪头位置和姿态的连续轨迹规划方法,并根据球管相贯的模型特点,给出了一种由球面上三点确定相贯线的焊枪位置插补算法。最后对机器人的轨迹规划方法进行实验分析,证明了该轨迹规划方法能够完成焊接头位置和姿态的有效控制。该方法控制简便、计算量小、通用性强,对工业机器人在加工相贯线焊接时的轨迹规划有重要的参考价值。     

基于Robotics Toolbox的工业机器人螺旋轨迹研究

在运用Robotics Toolbox对Motoman-up50工业机器人建立运动学模型并进行逆运动学求解的基础上,基于MATLAB环境下建立螺旋线模型并按照选取的步进角对其进行等分,以获得若干结点,引入归一化因子,分别采用直线和圆弧插补方法进行插值,对插值后两者的误差进行了分析和总结,为工业机器人进行螺旋轨迹规划提供进一步研究和应用的算法依据和理论基础。     

焊接机器人笛卡尔空间轨迹规划研究

对SYH1506K焊接机器人进行了运动学分析,讨论了其Denavit-Hartenberg参数及正逆解问题。从直线规划和三点圆弧规划两方面对SYH1506K焊接机器人的笛卡尔空间轨迹规划问题进行了研究,通过MATLAB软件工具箱进行仿真,得到较为快速的直线插补和圆弧插补方法。     

抛物线轨迹规划在工业机器人中的应用

论文对抛物线样条函数进行系统的分析,对于本课题中所研究的机器人在搬运过程中的轨迹应用了抛物线插值函数;通过Matlab对机器人的轨迹进行仿真,其结果显示出抛物线函数虽然与其他插值函数相比简单,但对于本课题中的机器人已经非常适合,不仅能够在机器人运动过程中保证运行稳定,速度连续,而且在启动和加速过程中,冲击也非常小。     

工业机器人抓取作业轨迹规划研究

针对8号电雷管的包装生产方式,设计了一种雷管抓取机构,根据工业机器人抓取雷管装盒及抓取雷管盒装箱的运动路径,对机器人进行关节空间轨迹规划。采用5次B样条曲线轨迹规划法,能够实现机器人运动角加加速度的连续性,减少运动产生的冲击及颤振,保证雷管安全、可靠的抓取。最后仿真分析结果证明了该轨迹规划方法的有效性与合理性。     

码垛机器人的轨迹规划与仿真分析

针对码垛机器人在高速运行过程中产生的冲击问题,以优化运行节拍提高效率为目的对码垛机器人的运动轨迹进行规划。利用笛卡尔空间圆弧插补方法对运行轨迹进行优化,并在此基础上利用三次曲线插补对r关节运动轨迹进行了再次修正,基于Matlab建立模型对规划结果进行了仿真。结果表明通过轨迹曲线规划方法使得码垛机器人在运行过程当中满足了减小运行冲击和提高运行效率的要求。     

焊接机器人的摆动焊接轨迹规划策略研究

基于机器人空间直线插补和圆弧插补算法,设计了时间最优的空间直线摆焊轨迹和圆弧摆焊轨迹规划的策略,并于MATLAB软件中完成验证路径算法。最后通过由VS2019搭建的上位机示教软件、基于STM32H7平台设计的运动控制卡和SCARA机器人平台组成的控制系统,验证了算法的可靠性和准确性。实验结果表明,用户可以通过示教焊接机器人的方式获取空间摆焊的参数,并且机器人能够根据获取的参数在限定的轨迹上进行较为高效的空间直线摆焊运动和空间圆弧摆焊运动,具有一定的实际意义和参考价值。     

六足步行机足端轨迹规划及仿真研究

在对六足步行机运动学分析的基础上,为了改善步行机的起落特性及步行稳定性,进行了平地无障碍足端轨迹规划。使用摆线函数分别产生足的水平和垂直方向的运动轨迹,用修正摆线函数使其加速度进一步平滑、连续,对各关节的运动轨迹和关节驱动力矩进行了仿真。     

机器人在焊接相贯线时的无碰撞轨迹规划

研究解决了基于工作空间焊接机器人无碰撞轨迹规划问题的有效途径几何图形法。该方法适合于机器人在以线段和圆弧为边界障碍物环境下运动的轨迹规划算法。借鉴二维空间的几何图形法解决了三维空间机器人无碰撞轨迹规划问题。     

滤清器壳体专用弧焊机器人轨迹规划研究

以所设计的滤清器壳体专用六自由度弧焊机器人为研究对象,分析其结构并结合其连杆参数,建立起了该型号机器人的运动学方程并验证了所获得方程的正确性,在对机器人运动学分析的基础上,借助MATLAB机器人工具箱对机器人进行了轨迹规划分析,通过程序编译得出了机器人各个关节的运动时间曲线和末端轨迹曲线,由关节位移变化曲线可以得出轨迹规划的正确性,从而验证了机器人结构的合理性。轨迹规划属于底层规划的内容,通过对轨迹规划的研究,可以为机器人的智能反馈控制奠定良好的理论基础。     

一种变胞式工业机器人时间最优轨迹规划

根据变胞式工业机器人工作原理,建立了其工作轨迹模型,并基于该模型提出了一种变胞式工业机器人时间最优的轨迹规划方法。该方法着重考虑机器人构态变换过程,将轨迹规划问题转化为内外层嵌套的优化问题进行分析。分别给出该优化问题的设计变量、目标函数以及约束条件,得到了变胞式工业机器人时间最优轨迹规划问题的数学模型。运用所提出的方法对本课题组自研制的变胞式码垛机器人进行轨迹规划研究,根据其工作轨迹模型,建立了优化设计问题数学模型,在给出关节角度插值函数系数的确定方法后,采用嵌套粒子群算法对该优化问题进行求解,得到了优化后的关节角度函数以及理论工作轨迹,与实验所得的实际工作轨迹进行对比,验证了所提方法的可行性。该研究工作为变胞式机器人的运动规划研究提供了参考。     

冗余移动焊接机器人运动学分析与轨迹规划

设计了一款以四自由度机械臂为执行机构,以旋转电弧焊炬为末端执行器的冗余移动焊接机器人。对机器人移动平台进行建模分析并用改进D-H参数法对机械臂进行运动学分析,然后对其整体进行了集成运动学分析,得出执行器末端坐标系相对于笛卡尔坐标系的运动学关系;并提出一种基于移动机械臂的粒子群优化算法,以解决冗余移动机器人运动学逆解问题,为机器人的运动控制奠定了基础。针对格子型角焊缝提出了一种新的轨迹规划方法,用Matlab对目标轨迹所选取的离散点进行数值解析并进行高次多项式拟合,为后续设计控制提供高效准确的途径。     

新型仿生六足机器人自由步态中足端轨迹规划

设计了一种具有变形关节和轮式足端的新型仿生六足机器人,该机器人具备轮式、爬行、步行等运动模式,有较好的灵活性及环境适应能力。运用矢量法构建了机器人运动学模型,并利用几何关系对模型进行求解。对机器人沿给定的路径执行自由步态时机器人所允许的最大步幅进行了分析。基于不同的地形条件,规划了抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹。仿真结果表明,机器人在沿给定的路径执行自由步态时,抛物线和直线-抛物线两种足端轨迹规划方法合理、可行。     

一种改进的工业机器人轨迹规划方法研究

针对机器人运动轨迹求解过程中,因5次多项式插值法而产生的突变现象,提出一种改进的5次多项式插值法。以某公司生产的ER3A-C60型工业机器人为研究对象,首先采用标准D-H参数法建立了机器人的连杆坐标系,然后创建机器人仿真模型并进行运动学正解、逆解的求解,做出了机器人末端的工作空间点云图。在求解机器人运动轨迹过程中,提出了一种5次多项式插值与B样条插值相融合的方法以消除突变现象,经实验对比论证后发现,优化后的关节相关曲线更加光滑平稳,能较好地消除突变现象,避免了机器人在运动过程中因振动和冲击的发生而影响机器人使用性能和寿命。