第4章工业机器人运动轨迹规划.doc

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主要内容
轨迹规划问题与性能指标
机器人运动轨迹规划基本方法
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【学****目标】
1 •知识目标
•了解机器人轨迹规划的基本概念O
•熟悉机器人轨迹规划的性能指标O
•掌握机器人的路径控制方式。
•掌握机器人运动轨迹规划的基本方法。
;鬆技能目标
•能够进行点位运动轨迹示教及程序编写与调试。
•能够进行连续路径轨迹示教及程序的编写与调试。
•能够进行复杂轨迹的程序编写与调试
巒h 标 | ,
•培养严谨认真、规范操作的意识。
了结协作的精神。
:i•培养合作学****br/>BEI HANG UNIVERSITY PRESS
【任务描述】
在本次任务中需要了解清楚轨迹规划的重要性，轨迹规划的基本概念和方式。路径
和轨迹规划与受到控制的机器人从一个位置移动到另一个位置的方法有关。路径与轨迹
规划既要用到机器人的运动学相关知识，也要用到机器人的动力学。本任务主要讨论机
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【知识储备】
一、轨迹规划问题
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工业机器人广泛的被用在各种行业应用中来实现快速、精确和高质量的生产任务。 在抓取和放置操作，工业机器人的法兰盘工具必须在工作空间中两个特定的位置之间移 动，更它在两者之间的路径却不被关心。在路径追踪应用中，比如焊接，切削，喷涂等
, 法兰盘末端工具必须在尽可能保持额定的速度下，在三维空间中遵循特定的轨迹运动。
用工具坐标系相对于工件坐标系的运动来描述作业路径是一种通用的作业描述方法O 它把作业路径描述与具体的工业机器人、手爪或工具分离开来，形成了模型化的作业描 述方法,从而使这种描述既适用于不諭翎器适用于在同一机器人上装夹不同规 格的工具。
关节空间中拾取操作的轨迹规划，只是限定轨迹函数的启动和终止两个极限位置 对于函数曲线没有强制性，因此，我们也就有很大的自由唾择轨迹函数。 —
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【知识储备】 二、轨迹规划性能指标分析
在进行轨迹规划时，运动学的要求是工业机器人工作考虑的首要因素，同时还要综
合考虑工业机器人的工作转速、质量以及载荷的大小等多种因素。
最大速度：机器人运动的速度。
最大加速度：机器人运动加速度最大值的大小，是影响机器人动力特性的主要因素。
3■最大冲击：机器人冲击最大值的大小对机器人系统的动力特性有很大的影响，会直接 '；；影响机器人系统的残余振动，影响机器人的动力学特性。
：加速度曲线能不能连续决定了轨迹规划曲线能否接受刚性
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和柔性的冲击，而加速度的导数曲线二二冲击曲线是否连续，若其不连续，则冲击曲 T线的改变值的多少对机器人动力特性有很大的影喩
【拓展与提高】
机器人的作业过程可用手部位姿结点序列来规定，每个结点可用工具坐标系相对于 作业坐标系的齐次变换来描述。相应的关节变量可用运动学反解程序计算。
L 如图4・2所示的机器人插螺栓作业，要求把螺栓从槽中取出并放入托架的一个孔中，
用符号表示沿轨迹运动的各结点的位姿，使机器人能沿虚线运动并完成作业。设定Pz(/=0,
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I, 2, 3, 4, 5)为气动手爪必须经过的直角坐标结点。参照这些结点的位姿将作业描述为 如表4-2所示的手部的一连串运动和动作。