基于样条插值算法的工业机器人轨迹规划研究

工业机器人的控制系统是封闭且独立的,通过示教方式来在线编程是很难完成复杂的曲线运动,效率较低。为此在工件面型图像中对待加工轨迹进行规划,根据三次B样条曲线插值算法对规划好的加工路径轨迹进行数据处理,通过离线编程把加工轨迹数据点格式转换成机器人程序文件,把复杂的曲线运动分解成直线运动和圆弧运动,从而实现工业机器人的复杂曲线运动。实验过程中机器人运动流畅没有停顿,实际运动轨迹和规划运动轨迹吻合得很好,证明该方法有效可行。     

工业机器人自适应生成插补周期的轨迹规划算法

为了化简任意轨迹算法过程,提高算法的适应性,利用分类法以及误差法提出了一整套自动生成插补周期的轨迹规划算法,并使得插补曲线的振荡得到抑制.经过仿真和实验证明:该算法实现了轨迹,并满足了相关要求,且算法实用有效.     

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%。     

新型工业码垛机器人轨迹规划研究

为了使新型工业码垛机器人抓手的位置和速度变化曲线具有光滑、顺畅的特性,且相关轨迹的运动计算量小,本文基于该机器人“取-放”操作的特性,在考虑机器人抓手位置、速度和加速度约束的基础上,采用“4 -3 -4”法对机器人单程运动进行了科学合理的轨迹规划.首先将整段轨迹分为三段,再采用不同低阶多项式对各轨迹段进行插补,且利用Matlab对计算数据生成了轨迹图像,为机器人控制系统的进一步研究打下一定的基础,以实现流畅、连续、稳定自动码放货物的要求.     

基于NC代码的工业机器人加工轨迹规划研究

随着数控技术在制造业的深入发展,NC代码得到了广泛应用。若以通用NC代码直接作为工业机器人的工作语言,将大大克服机器人工作语言的复杂性,使得连续路径编程特别是曲面编程不再局限于示教编程。文章首次提出并采用"虚拟刀具"的概念,即用五个相对位置保持不变的点来虚拟末端工具,将每条NC代码信息便捷地转化成机器人逆解所需参数。利用三次五次复合插值法,对工业机器人的连续路径进行规划,获得了精确的路径点。经仿真,验证了算法的正确性。     

基于S型曲线的传输机器人避障轨迹规划

为了保证R-θ型传输机器人在运动过程中能够实现平稳、高速运行,避免出现冲击和振荡,对R-θ型传输机器人进行运动学分析,并基于S型曲线进行轨迹规划。针对机器人运动过程中可能与障碍物发生碰撞的情况,提出了两种避障运动方式。然后对不同的运动情形进行讨论,并通过MATLAB软件进行仿真,分析并对比了两种避障方式下的运动耗时。仿真实验结果和分析表明,基于S型曲线并采用第二种运动避障方式所耗时间较少,且运动曲线光滑,运动过程平稳、无冲击。     

基于MATLAB的工业机器人码垛单元轨迹规划

针对在线示教再现编程方法受不确定因素影响较大的缺点,在MATLAB软件环境下应用D-H法则对工业机器人本体建立运动学模型,并对码垛工作单元进行了整体建模;在对机器人重复定位精度进行实验验证的基础上,依据实际码垛任务在笛卡尔空间内对机器人末端执行器路径进行了设计,并返回关节空间内对该路径进行了运动学仿真,完成了码垛任务的末端执行器轨迹规划,在模拟工作单元动态特性基础上,提出了一种多变的工作空间内机器人轨迹规划方法。     

基于840D的工业机器人轨迹规划北大核心

工业机器人作为现代工业不可或缺的一部分,对其进行轨迹规划的研究十分重要。鉴于在笛卡尔空间内进行轨迹规划的种种困难,更为可行的办法是在关节空间内进行轨迹规划。5次多项式曲线可以在位置、速度、加速度都存在约束的情况下,对机器人轨迹进行拟合。最后通过840D的"The handling transformation package"模块对SCARA机器人进行配置,确定DH参数,使用改进的Matlab Robotics Toolbox对其建模,进行轨迹规划的仿真。通过研究SCARA机器人的轨迹规划,发现数值解法费时、不精确,标准化工业机器人的结构设计来获得其解析解,是今后的重要发展方向。     

高精度可重构工业机器人的轨迹规划方法

为解决高精度制造业中机器人适应性差,无法重复利用的问题,将可重构工业机器人应用到制造业中。针对不同构型的机器人,提出了一种确定可重构6自由度机器人运动学参数的方法。定义单个模块坐标系和模块间坐标系的转换关系,并将与机器人构型变化相关的信息存储在专用库中,通过可重构的正向运动模块动态生成末端执行器在笛卡儿空间中的位置和方位;提出采用5-3-5样条曲线的机器人轨迹规划方法;建立单样条曲线和多样条曲线轨迹规划方程,求解不同参数下的最佳运动轨迹,保证了所生成的轨迹在位置、速度上是连续可微的,并且在开始和结束时具有0阶连续的加加速度轮廓;通过MATLAB进行轨迹跟踪仿真,与其他轨迹跟踪误差控制方法进行对比,仿真结果证明:所提出的轨迹规划方法具有良好的控制精度,并可使机器人无振动地平稳运行。     

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。     

基于曲面参数化的喷涂轨迹规划

为解决工业机器人喷涂作业时传统人工示教方法耗时长、易出错和过于依赖人工的局限性,提出一种曲面喷涂轨迹规划方法。该方法将待加工曲面参数化到平面,在平面上生成偏置曲线,再将偏置曲线逆映射到三维曲面;根据网格模型测地线方法求出的偏置曲线长度和喷枪的喷涂张角信息,在偏置曲线上等比例生成等值线;以最小二乘B样条拟合曲线来平滑数据,并采用粒子群优化算法优化喷涂速度、喷枪高度、膜厚三者之间的关系,进而确定曲面喷涂轨迹。结果表明：该方法简单、实用,能够保证曲面喷涂轨迹的精确性、可行性。     

机器人轨迹规划目标逆解精度优化算法

应用常规D-H建模方法,建立6R机器人正运动学模型。当模型存在误差时,轨迹规划目标逆解含有误差,实际运行轨迹无法满足机器人作业精度。提出将目标位姿与实际位姿间误差作为迭代目标,基于Levenberg-Marquardt方法求逆,利用含有误差的模型参数,实现逆解精度迭代优化,输出修正后的关节角逆解,可使机器人实际运动以所需作业精度接近轨迹规划目标位姿。经仿真验证,算法可完成复杂的轨迹规划逆解精度优化,且避免运动学模型高精标定与参数识别,有实际应用价值。     

基于测地线的移动机器人轨迹规划方法

利用测地线是度量空间内两点之间最短路径的几何性质,提出一种基于测地线的移动机器人轨迹规划方法。以两轮差分驱动机器人的左右轮子转角为参数构建移动机器人轨迹弧长平方的黎曼度量,以该黎曼度量所确定的测地线作为机器人的最优轨迹。根据黎曼度量求解测地线方程的Christoffel符号,进而求解出代表路径最短的测地线方程,直接得到轮子转角与角速度,生成测地线最优轨迹。     

基于复杂地形的四足机器人路径规划算法研究

针对四足机器人在复杂环境中摆动腿路径点规划不准确的问题,提出一种基于摆动腿路径规划的样条优化算法。该算法运用零力矩点（ZMP）稳定性准则,在对机器人COG轨迹进行规划的基础上,对机器人摆动腿足端轨迹路径点进行优化计算,并利用ADAMS建立其仿真模型用于计算机仿真。结果表明：该算法不仅能保证四足机器人安全避障,且能实现在复杂地形条件下平稳行走,验证了该算法的准确性和鲁棒性。     

6R雕刻机器人NURBS曲面刀路规划的研究

提出了一种6R雕刻机器人NURBS曲面刀路规划方法,详细地论述了运用泰勒和坐标变换方法实现NURBS曲面刀路轨迹、切削点位、端铣刀有效加工半径及末端执行器逆运动变换的算法.为进一步运用到雕刻机器人轨迹规划或离线编程打下了基础.     

基于布谷鸟算法的工业机器人轨迹跟踪控制

研究SCARA工业机器人在关节空间内的轨迹跟踪控制问题.实际应用中,系统的未建模特性、关节摩擦间隙和未知负载等因素将引起机器人动力学性能的变化,从而影响其轨迹跟踪控制;并且外界扰动也会增加机器人轨迹跟踪控制的难度.针对上述问题,提出一种基于布谷鸟算法优化的快速连续非奇异终端滑模控制策略.该方法利用布谷鸟算法寻优机制规划...     

工业机器人多目标轨迹优化

基于工业机器人时间、能量、冲击最优等多目标下的轨迹优化问题,采用多目标优化方法进行研究。采用七次B样条插值曲线,构造工业机器人连续并且两端端点的参数都可以进行设定的轨迹,保证了工业机器人的运动性能。然后采用改进遗传算法对工业机器人进行优化,得出Pareto最优解集。在自主研发的六自由度工业机器人上的仿真结果表明：七次B样条插值可以得到连续的机器人轨迹,改进的遗传算法可使B样条轨迹进行有效的多目标寻优,获得良好的Pareto前沿。