六自由度机械臂空间轨迹规划方法研究-控制工程专业毕业论文.docx

分类号: 密级: UDC: 编号: 专业硕士学位论文(工程硕士)六自由度机械臂空间轨迹规划方法研究硕士研究生:张玉松指导教师:原 新 副教授学位级别:工程硕士工程领域:控制工程所在单位:自动化学院论文提交日期:2014年4月论文答辩日期:2014年6月学位授予单位:哈尔滨工程大学ClassifiedIndex::ADissertationfortheProfessionalDegreeofMaster(MasterofEngineering)6-DOFManipulatorTrajectoryPlanningMethodsResearchCandidate: ZhangYusongSupervisor: AssociateProfessorYuanXinAcademicDegreeAppliedfor: MasterofEngineeringEngineeringField: ControlEngineeringDateofSubmission: : : HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者(签字):日期: 年 月 日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定,即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索,可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文,可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文(□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后)由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者(签字): 导师(签字):日期: 年 月 日 年 月 日六自由度机械臂建模及空间轨迹规划方法研究摘 要机械臂轨迹规划是机械臂控制系统中的重要组成部分。其任务是通过规划机械臂运动过程中的位移、速度和加速度,使机械臂运动平滑稳定,减少冲击振动,提高机械臂的可靠性和工作效率。本文以实验室六自由度机械臂为研究对象,研究了机械臂的正逆运动学及基于关节空间的轨迹规划方法。首先,对机械臂进行运动学分析,求解机械臂的运动学正解和运动学逆解。以实验室六自由度机械臂REBot-V-6R-650为研究对象,使用基于Matlab平台下的Robotics工具箱建立了六自由度机械臂的模型,作为后面轨迹规划的基础。并用运动学的正解和逆解验证了所建模型的正确性。其次,重点分析了机械臂在关节空间中轨迹规划的三种实现方法:五段三次多项式插值方法、3-5-3多项式插值方法及4-3-4多项式插值方法。经过仿真结果分析可知五段三次多项式插值方法能保证轨迹平稳运行,但计算量较大;而3-5-3多项式插值方法计算量小,但轨迹运行不平稳;4-3-4多项式插值方法既可以保证轨迹平稳运行,又节省时间。因此本文选取4-3-4多项式插值的方法进行六自由度机械臂的轨迹规划,并在MATLAB中进行仿真实验。然后,利用粒子群算法结构简单、参数易调整的特点,提出了关节空间基于粒子群的时间最优4-3-4多项式插值轨迹规划算法。为了缩小搜索范围,直接在优化目标空间搜索,避免了构造粒子群算法计算自变量和因变量映射的步骤,降低了搜索维数,简化计算。运用优化后的算法进行六自由度机械臂轨迹规划仿真,验证了该方法在运行时间和运行平稳度上的优点。最后,为了直观对比优化前后的轨迹曲线,在MATLAB上建立了对比仿真控件,通过输入各参数值得到优化前后的轨迹曲线。并在实验室已有的六自由度机械臂实验平台上进行了轮廓方式的轨迹运行实验,实验过程中机械臂平稳运行,表明轨迹规划方法的合理性。关键词:机械臂;轨迹规划;多项式插值;,ordingly:toimprovethes