工业机器人运动学与轨迹规划仿真

为保证工业机器人在作业过程中平稳连续运行,运用Solid Works建立了六自由度工业关节型机器人三维模型,并以其为研究对象,建立其运动学模型,采用五次多项式插值算法,在ADAMS环境下对机器人各个关节进行轨迹规划仿真。仿真结果表明,五次多项式插值算法得到了各关节连续平滑的曲线,有效解决了加速度不连续的问题,为进一步进行轨迹规划控制提供了重要参考。     

搬运机器人的轨迹规划

用五段三次多项式方法对一种搬运机器人的运行轨迹进行规划,并利用Matlab工具对该方法进行仿真分析.结果表明该方法能使运动轨迹的位置和速度都连续,尤其是加速度也连续,并且能够使机器人按照规定路径运动,保证机器人运行平稳不抖动,顺利避开障碍物,满足设计要求.     

六轴机器人的运动学建模与轨迹规划研究

以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方法进行分析比较,最终得出五段位置S曲线插补轨迹规划方法可以使机器人运行较稳定,运动特性也较好,进而可以快速平稳地到达期望位姿, 最终完成指定任务。     

六轴机器人的运动学建模与轨迹规划研究（英文）

以PUMA560机器人为研究对象,对该型号机器人进行运动学分析。首先通过建立运动学模型来求解机器人的正、逆运动学方程。其次运用三次多项式插值、五次多项式插值以及五段位置S曲线插补这三种方法来对该机器人进行轨迹规划。将这三种方法进行分析比较,最终得出五段位置S曲线插补轨迹规划方法可以使机器人运行较稳定,运动特性也较好,进而可以快速平稳地到达期望位姿,最终完成指定任务。     

模糊PID控制的桁架机器人轨迹规划研究

针对仓库用大型桁架机器人轨迹规划研究现状,将传统的五次多项式进行优化,设计并规划了一条以电机最大速度和加速度为约束的五次多项式轨迹,得出数学模型。为满足桁架机器人取物这一非线性系统的控制精度要求,设计一种以参数自适应模糊PID的控制方法,对规划好的轨迹作轨迹跟随实验。结果表明:该控制方法能够获得较好的路径跟随结果,可有效提高桁架机器人的运动精度,符合实际使用要求,对同类工程研究具有一定的参考价值。     

喷涂机器人轨迹规划的研究

利用抛物线逼近算法对喷涂机器人轨迹规划进行了研究,并对采用该算法的直线和圆弧的轨迹规划仿真结果进行了分析.仿真结果表明该算法可以生成一条位置和速度都连续的平滑运动轨迹,使操作臂的运动轨迹连续平滑,满足工业要求.     

六自由度机器人运动学仿真及轨迹规划

为减小机器人运动过程中的振动和冲击,延长机器人使用寿命,提高轨迹规划的精度,以六自由度工业机器人为研究对象,针对采用五次多项式样条规划的轨迹因加加速度有突变而导致的轨迹精度不高的问题,采用五次和七次非均匀B样条对机器人轨迹进行规划。机器人的运动学建模和轨迹规划的仿真通过MATLAB平台实现。仿真结果表明,采用五次和七次非均匀B样条规划的运动轨迹速度、加速度光滑,加加速度连续没有突变,机器人轨迹精度较好,运动性能优于五次多项式样条。     

机器人关节空间的轨迹规划研究

讨论了一种四自由度工业机器人的关节空间的轨迹规划问题。利用三次样条函数对关节变量进行插值，使规划的轨迹函数连续且平滑，保证了机器人在整个作业过程中的运动平稳。实验表明，该轨迹规划方法是准确可行的。     

基于遗传算法的机器人轨迹插值方法的研究

为了降低工业机器人在运动过程中关节的最大加速度,提升运动的平稳性。通过对机器人运动学分析,求出起始和终止关节角度,分别采用三次多项式和高阶多项式插值算法进行运动插值。分析两种方法的特点,提出一种新型多项式插值方法为三段多项式“414”插值算法。根据运动过程加速度连续且最小原则,采用遗传算法给出最优的两个时间节点。通过MATLAB进行仿真实验证明了“414”多项式插值方法能够使关节加速度变化更加平稳,解决了三次多项式插值算法不能约束加速度和五次多项式插值算法加速度过大的问题,降低了传动机构的冲击。     

一种并联机器人轨迹规划算法研究

针对并联机器人工作空间微小线段间拐角处产生的冲击与振动问题,提出一种基于笛卡尔空间与关节空间相结合的机器人联合空间轨迹规划方法。在笛卡尔空间中采用三次非均匀有理B样条曲线对机器人末端执行器复杂的加工轨迹进行插补。为解决笛卡尔空间微小线段间拐角处的切向不连续导致轨迹突变的问题,基于并联机器人逆运动学模型,将笛卡尔空间轨迹规划算法所得插补点映射到关节空间,采取五次均匀B样条曲线进行第二次轨迹插补,平滑并联机器人运动过程中加速度及加加速度突变曲线。并在动力学层面验证所提算法的有效性。仿真结果表明：联合空间轨迹规划策略能使机器人末端执行器较好地改善连续高阶曲率导数的轨迹平滑问题,提高末端跟踪精度。实验结果表明：末端跟踪误差值最大减少21.12%,力矩最大值减少11.65%。     

基于五次B样条的起竖装置时间最优轨迹规划

针对含二级电动缸的起竖装置当前运动轨迹时间不够优化,且存在不连续冲击的问题,提出了新的高阶样条轨迹规划方法。通过对起竖装置进行建模分析,解得了运动学约束、动力学约束以及边界条件。使用五次B样条插值规划轨迹,引入罚函数处理约束条件,以样条曲线相邻控制点的时间间隔为设计变量,利用非支配排序遗传算法(NSGA-II)对B样条轨迹进行多目标优化。运算后得到一组Pareto最优解,从中选择最为平滑且时间最优的解作为最终解。仿真结果表明,相对于多项式插值,样条插值理论上能实现时间最优;而采用高次样条插值能得到高阶连续的运动轨迹,使起竖过程更加平稳。     

基于正弦波加速度曲线的机器人圆弧轨迹规划

针对轨迹规划曲线的平滑性进行研究,提出能够保证C2连续的正弦波加速度曲线对圆弧轨迹曲线进行升降速控制,并采用四元数球面线性插值规划机器人末端平滑的圆弧姿态轨迹。最后在六关节搬运机器人上进行仿真与试验,结果表明:运用正弦波加速度曲线进行升降速控制,不仅能够保证C2连续,而且计算量相对较小,能够较好地满足机器人控制的实时性要求。     

基于足端轨迹规划的四足机器人运动学分析与仿真

为了减少四足机器人在行走过程对地面的冲击,提出一种改进动静步态的五次多项式的足端轨迹规划。推导了改进五次多项式的数学公式,利用机器人运动学知识计算机器人的运动学逆解。根据数学推导,分析机器人足端速度和加速度的理论曲线。利用ADAMS对机器人在三角步态和对角步态下进行运动仿真,对比了足端轨迹的理论结果和仿真结果,分析了仿真情况下机器人质心变化和RPY角变化。理论分析和仿真结果一致,验证了改进足端轨迹的正确性。     

基于圆弧过渡的五段S型加减速算法

为提高加工速度,提出基于圆弧过渡的改进五段S型加减速算法,该算法包括五个运动阶段,并且加加速度分段线性连续变化,速度、加速度连续变化;基于圆弧的平滑过渡模型能使机床在微段间高速转接,提高加工效率,同时减小对机床的冲击。实验结果表明,该算法简单高效,能够使微小线段高速平滑衔接,延长机床寿命,提高系统的柔性。     

基于焊接机器人的关节空间轨迹规划方法

针对"昆山一号"机器人关节空间运动的实际需求,结合机器人实时轨迹插补算法,提出了关节空间轨迹规划方法.运用离线编程软件仿真得到机器人末端运行轨迹,路径平稳连续.通过MATLAB 仿真得到机器人各个关节角度变化曲线和关节速度变化曲线,关节角度曲线平滑连续,关节速度曲线合理无突变.关节空间规划方法也可以应用在由变位机、导轨和机器人组成的多轴系统中,运行轨迹连续稳定,速度曲线满足工艺要求.该方法应用于"昆山一号"焊接机器人中,满足焊接实时调速和实时调整轨迹的需要.规划结果表明关节空间规划方法是合理正确的.     

基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划北大核心

为提高机器人能量利用率,提出一种基于改进麻雀搜索算法的机器人能耗最优轨迹规划方法。为使机器人各关节速度、加速度、加加速度有界连续,采用7次B样条曲线构造关节空间轨迹。将运动学参数与动力学参数相结合计算机器人工作总能耗。在麻雀搜索算法基础上,用精英反向学习、非支配排序以及高斯-柯西变异策略对其进行改进求解出最优能耗所对应的时间序列,进而规划出能耗最优连续运动轨迹。仿真结果表明,所提轨迹规划方法不仅能实现轨迹的连续平滑,而且能有效降低能量消耗,节约生产成本。     

基于AGA的焊接机器人避障轨迹规划北大核心

针对焊接机器人在焊接过程中运动耗时长,稳定性系数低,避障精度差的问题,采用自适应遗传算法来搜索任务空间中轨迹的最优解。以ABB IRB 120焊接机器人为研究对象,首先,建立机器人D-H运动学模型,采用位姿分离的方法进行逆运动学分析;然后,通过自适应遗传算法对焊接机器人进行避障优化,使其能够快速地找到焊接机器人在焊接运动过程中的最优路径;同时,采用五次多项式插值法逼近任务空间中的轨迹行程。仿真结果表明,与经典遗传算法相比,自适应遗传算法通过自适应调节交叉概率Pc和变异概率Pm的值,能更好地产生新的个体摆脱局部极值,快速地搜索到全局最优解,获得平稳且连续变化的机器人末端点运动轨迹,在一定程度上提高收敛速度与求解精度。     

基于凸轮设计理论的多关节机械手轨迹规划

当机械手进行快速运动且运动时间确定时,为实现机械手作业轨迹平滑,关节轨迹的速度、加速度、脉动曲线保持连续且减少轨迹最大加速度峰值,结合凸轮从动件运动轨迹设计方法,提出改进梯形加速度函数曲线机械手关节空间的轨迹规划方法。文章以3R机械手为载体进行仿真,仿真结果表明,同样工作任务下,该方法使机械手关节运动平稳,关节最大加速度明显小于传统的5次多项式插值的机械手关节轨迹规划。     

机械臂途经N路径点的连续轨迹插补算法研究

为减小对工业机械臂振动和机构磨损,提高机械臂轨迹跟踪精度,在关节空间分别研究了通过起点和终点的三次、五次和七次多项式轨迹算法,以及途经2、4个中间点的4-3-4、3-5-3、3-3-3-3-3多项式轨迹插补算法。在此基础上,给出了贯穿N路径点的机械臂连续三次样条轨迹快速迭代算法。试验表明：机械臂途经期望的N-2(N≥4)中间点时,充分满足轨迹给定的约束条件,保证关节位置、速度轨迹连续可导和加速度轨迹的连续性,可进一步提高关节轨迹的平滑性,减少额外游移运动,提高高精度平稳控制。     

六自由度机器人的运动学分析及码垛轨迹规划

现如今生产过程中的码垛场景多为专用的四自由度码垛机器人,通用性和灵活性较差。为提高码垛过程中机器人的通用性和灵活性,实现六自由度串联机器人的码垛,根据改进D-H法,在UR5机器人各关节末端建立固连坐标系,推导出UR5的正运动学变换矩阵及逆运动学各关节表达式。使用梯形速度控制,确定了码垛过程中直线轨迹部分的运动规律,得到了码垛过程中圆弧轨迹部分的坐标转换关系及机器人末端运动过程。在空间中规划出码垛时机器人末端轨迹,并进行仿真。绘制了各关节运动曲线,表明机器人在码垛过程中轨迹平滑,运行平稳,对六自由度串联机器人的码垛研究具有参考意义。