四自由度機械手軌跡規(guī)劃算法與應(yīng)用研究.pdf

1、隨著智能制造業(yè)的升級換代和機器人技術(shù)的飛速發(fā)展，對工業(yè)機器人運行的平穩(wěn)性、運行精度以及規(guī)劃效率提出了更高的要求，軌跡規(guī)劃算法是保證機械手運行平穩(wěn)性和運行精度的核心。工業(yè)機器人要在作業(yè)空間中完成給定的任務(wù)，必須準確地規(guī)劃出機器人運動點的位移曲線、速度曲線和加速度曲線。因此研究高效的軌跡規(guī)劃算法具有重要的理論和實踐價值。
　　首先，本文以 SCARA型四自由度機械手為研究對象。機械手各連桿坐標系采用D-H表示法建立，根據(jù)各連桿的D-H

2、參數(shù)，可求得連桿之間的位姿矩陣，從而得到機器人末端執(zhí)行器相對于機身坐標系的齊次變換矩陣。推導出SCARA機械手的正向運動學方程。并且在此基礎(chǔ)上，通過Matlab機器人工具箱，建立了SCARA三維仿真模型。
　　其次，針對機械手逆向運動學求解問題，為提高求解速度和求解精度，提出了基于自適應(yīng)神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)求取運動學逆解的方法。根據(jù)笛卡爾目標軌跡選取起點、終點和若干中間點，并求得與之對應(yīng)的關(guān)節(jié)變量值序列。隨后利用插值方法求得關(guān)節(jié)空間的

3、角度變化曲線，在關(guān)節(jié)曲線上隨機選取樣本點，利用得到的數(shù)據(jù)訓練并驗證 ANFIS。與傳統(tǒng)基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)求取運動學逆解的方法進行仿真對比分析，結(jié)果表明ANFIS在運動學逆解的求取精度和運算時間上均優(yōu)于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
　　再次，針對關(guān)節(jié)空間運動學軌跡規(guī)劃問題，分別給出了三次樣條插值算法和三次三角Bézier樣條插值算法的軌跡規(guī)劃方法，并給出了算法的詳細構(gòu)造過程。針對三次均勻B樣條插值算法軌跡曲線不經(jīng)過首末特征點的問題，提出了基于三次準