六自由度弧焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡跟蹤控制算法研究.pdf

1、由于機(jī)器人系統(tǒng)具有時(shí)變，強(qiáng)耦合和非線性系統(tǒng)等特點(diǎn)，以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行時(shí)不可避免的負(fù)荷變化，摩擦，干擾作用等諸多因素的影響，需要其控制系統(tǒng)的自適應(yīng)能力較為優(yōu)良，所以控制問(wèn)題成為近年來(lái)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域研究的前沿課題。
　　為了滿足HP20機(jī)器人對(duì)運(yùn)動(dòng)平順性的要求，減小跟蹤誤差，確保機(jī)器人系統(tǒng)的精確控制，進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量，本文以HP20機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)，動(dòng)力學(xué)和控制方面進(jìn)行了建模，分析和仿真，主要包括下面的四個(gè)內(nèi)容:
　

2、　(1)運(yùn)用齊次變換矩陣以及D-H表示法分析了運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題，運(yùn)用解析法分析了運(yùn)動(dòng)學(xué)逆問(wèn)題，利用Lagrange法推導(dǎo)了系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程，最終得到運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的數(shù)學(xué)模型。為進(jìn)行軌跡規(guī)劃提供基礎(chǔ)。
　　(2)在分析了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論后，根據(jù)弧焊機(jī)器人的作業(yè)特點(diǎn)對(duì)機(jī)器人的作業(yè)路徑進(jìn)行了直角坐標(biāo)空間和關(guān)節(jié)空間的軌跡規(guī)劃，前者包括三次多項(xiàng)式法，五次多項(xiàng)式法和拋物線過(guò)渡插值法等，后者包括直線插補(bǔ)法和圓弧插補(bǔ)法。使各關(guān)節(jié)能夠平穩(wěn)運(yùn)行，滿足軌

3、跡規(guī)劃平順性的要求。
　　(3)為了便于直觀地對(duì)上述理論進(jìn)行驗(yàn)證和觀察，運(yùn)用MATLAB GUI平臺(tái)通過(guò)調(diào)用函數(shù)編寫(xiě)程序建立圖形用戶界面，該界面主要利用Robotics Toolbox工具箱實(shí)現(xiàn)了三個(gè)簡(jiǎn)單功能:一是生成機(jī)器人三維結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，并在工作空間內(nèi)實(shí)時(shí)觀察運(yùn)行情況;二是進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆問(wèn)題的仿真驗(yàn)證;三是進(jìn)行兩種方式的軌跡規(guī)劃算法的仿真驗(yàn)證。為研究軌跡跟蹤控制算法提供了基礎(chǔ)。
　　(4)在進(jìn)行了軌跡規(guī)劃的基礎(chǔ)上，探討了自適