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机器人焊接管相贯的运动分析和轨迹规划

郑国华  
【摘要】:本文根据机器人末端执行器所要完成的轨迹特点,进行了轨迹规划,研究了解决该问题的机器人的结构,并做出了运动学分析。 对于机器人运动学正解问题,弃用了传统建立机器人运动学方程的D—H参数法(该方法可能造成局部坐标系的奇异性,而且每个连杆均需要建立一个坐标系,相对关系复杂,几何特性不明显),采用基于螺旋理论的指数积公式建立机器人运动学方程,不仅可以从整体上描述机器人的运动,避免了奇异性,而且对该运动进行较直观的几何描述,从而大大简化对机器人机构的分析。 机器人运动学逆解问题是机器人研究中比较活跃的领域。文中根据机器人的结构特点,采用将整体逆解问题分解为若干解已知或可求的子问题的Paden—Kahan方法建立逆运动学算法,简化了求解过程,从而缩短了求解时间,利于机器人的实时控制,并且通过仿真证明了其正确性。 由机器人所预完成的相贯线轨迹特点,在比较了多项式插值法和抛物线插值法的基础上,采用B样条插值法。该方法保障了速度和加速度连续,还具有分段处理性的特点,可以对局部轨迹进行调整,利于优化设计。此外该方法计算速度快、占用计算机内存少。 本文尝试利用螺旋理论的指数积公式建立机器人运动学方程;应用Paden—Kahan子问题法精确处理逆运动学问题存在的多解性;在此基础上,采用B样条插值法快速规划出机器人所要完成的相贯线轨迹,为机器人的实时控制提供了充分条件。


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