六自由度串聯(lián)機(jī)器人軌跡規(guī)劃中的奇異點(diǎn)規(guī)避與振動(dòng)抑制.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人作為自動(dòng)化裝備的代表產(chǎn)品，在生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛。面對(duì)日益寬廣的應(yīng)用場(chǎng)合以及日益嚴(yán)格的生產(chǎn)實(shí)際，提高工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度成為了最近幾年的研究熱點(diǎn)。特別在連續(xù)軌跡控制領(lǐng)域，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行精度有更高的要求。本文從軌跡規(guī)劃的角度設(shè)計(jì)軌跡算法，實(shí)現(xiàn)位置、速度、加速度等參數(shù)的合理配置，達(dá)到提高運(yùn)動(dòng)精度的目的。
　　首先，針對(duì)奇異區(qū)時(shí)工業(yè)機(jī)器人會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不連續(xù)、跟蹤性能變差、沖擊增大和穩(wěn)定性下降所造成的運(yùn)動(dòng)精度問題，本文給出一種

2、奇異規(guī)避方法，該方法無(wú)需直接分解雅克比矩陣，只需在奇異方向進(jìn)行阻尼替換。該方法僅降低了奇異方向上的部分運(yùn)行精度，但是卻保證了工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行速度的平穩(wěn)性和連續(xù)性。
　　其次，針對(duì)非奇異區(qū)，機(jī)器人柔性成為影響機(jī)器人運(yùn)行精度的主要因素，本文建立了關(guān)節(jié)柔性的動(dòng)力學(xué)方程，并且進(jìn)行了簡(jiǎn)化得到了機(jī)器人的振動(dòng)微分方程。根據(jù)微分振動(dòng)方程的解提出了一種性能評(píng)價(jià)指標(biāo)：關(guān)節(jié)波動(dòng)率。通過Adams仿真模型驗(yàn)證了簡(jiǎn)化的微分振動(dòng)方程的正確性，并且仿真分析了關(guān)節(jié)

3、波動(dòng)率的有效性，證明了控制波動(dòng)率能夠抑制柔性高頻振動(dòng)，提高機(jī)器人運(yùn)行精度。
　　然后，采用參數(shù)法以速度、力矩和加加速度為約束，建立了其運(yùn)行時(shí)間優(yōu)化模型，保證在改善運(yùn)動(dòng)精度的同時(shí)提高機(jī)器人的運(yùn)行速度。繼而提出了一種優(yōu)化算法，該算法首先按約束在s-s參數(shù)平面內(nèi)尋找控制點(diǎn)，然后以三次樣條曲線插值控制點(diǎn)，最終實(shí)現(xiàn)軌跡的優(yōu)化。同時(shí)，通過仿真分析證明了該算法的有效性。
　　最后，在川崎機(jī)器人對(duì)部分理論進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證了加加速度對(duì)于機(jī)器人