【摘 要】
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随着“中国制造2025”计划的提出,国内的机器人技术与产业都得到了飞速发展。同时也对机器人的各项性能提出了新要求。在这其中,串联机器人的奇异位形规避一直是串联机器人研究领域的热点问题。本文基于六自由度串联机器人的奇异位形分析,对奇异位形下的轨迹规划进行了一定的研究,主要内容如下:首先,阐述串联机器人相关数学理论基础,为后面机器人的运动分析及轨迹规划做必要准备。其次,运用改进的D-H法对机器人建模,
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随着“中国制造2025”计划的提出,国内的机器人技术与产业都得到了飞速发展。同时也对机器人的各项性能提出了新要求。在这其中,串联机器人的奇异位形规避一直是串联机器人研究领域的热点问题。本文基于六自由度串联机器人的奇异位形分析,对奇异位形下的轨迹规划进行了一定的研究,主要内容如下:首先,阐述串联机器人相关数学理论基础,为后面机器人的运动分析及轨迹规划做必要准备。其次,运用改进的D-H法对机器人建模,并推导出机器人正运动学和逆运动学表达式,同时结合蒙特卡洛方法给出了工作空间的求解过程和结果。之后在求解得到Jacobian矩阵的基础上,分析了机器人的三种奇异位形并推出奇异位形参数。再考虑机器人机械结构不满足Pieper准则的具体模型,从奇异位形回避的角度出发,给出了一种改进后的阻尼最小二乘法,使机器人能够回避奇异位形并得出稳定有效的反解结果。再次,研究了串联机器人在奇异位形下的轨迹规划。将机器人轨迹规划分笛卡尔空间轨迹规划和关节空间轨迹规划。然后针对连续轨迹规划奇异位形的约束,给出一种基于规定奇异区识别的轨迹规划算法,通过将一段轨迹划分为规定奇异区和正常工作区并对不同区采取不同规划方法,规避了既定轨迹中可能遇到的奇异位形,具有较好的实用性。最后,以YJSC-604型六轴串联机器人为对象搭建实验平台,并对本文提出的算法进行验证,得出在本文算法下,六自由度串联机器人能够在进行笛卡尔轨迹规划时顺利通过奇异区域。
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