【摘 要】
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近年来,在机器人市场中协作机器人比重逐年递增,因自身具备重量轻、灵活性高、作业空间限制小、安装部署方便、易编程等优势,在机器人教育培训、生物医疗、快递配送、智能服务等行业具有广阔的发展前景。本文研究的桌面六轴机器人正是基于六轴协作机器人的一种,因此对桌面六轴机器人运动控制的研究具有重要的实际意义。本课题的主要工作内容如下:（1）设计搭建以PC机、赫优讯板卡、Arduino单片机、机械臂主体为主要结
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近年来,在机器人市场中协作机器人比重逐年递增,因自身具备重量轻、灵活性高、作业空间限制小、安装部署方便、易编程等优势,在机器人教育培训、生物医疗、快递配送、智能服务等行业具有广阔的发展前景。本文研究的桌面六轴机器人正是基于六轴协作机器人的一种,因此对桌面六轴机器人运动控制的研究具有重要的实际意义。本课题的主要工作内容如下:（1）设计搭建以PC机、赫优讯板卡、Arduino单片机、机械臂主体为主要结构的硬件控制系统。完成硬件系统部分电机与驱动器的选型与设计,使用Arduino单片机控制电机抱闸信号,并且完成赫优讯板卡上搭载的Ether CAT通信协议的配置。简要概述了MATLAB机器人工具箱以及Simulink仿真模块的功能。（2）对桌面六轴机器人使用Denavit-Hartenberg方法建立连杆坐标系,得到连杆参数,构建桌面六轴机器人的运动学模型,分别求解出运动学的正逆解,给出逆解筛选的基本原则。并使用MATLAB机器人工具箱验证了运动学算法的正确性。（3）使用一种便于规划的融合多项式的S型曲线插补算法,保证了在加速段与减速段时间内速度的连续性,改善了加速度转接的平滑性,实现了关节空间六轴同步插补规划。并在此基础上完成了笛卡尔空间下的位姿同步直线插补和圆弧插补。（4）基于拉格朗日方程和牛顿-欧拉迭代方程两种方法,建立桌面六轴机器人的动力学模型,即已知关节位置、速度和加速度,计算出驱动关节运动所需的力矩。针对传统方法的局限性,提出一种基于自动机器学习建立机器人动力学模型的方法,并使用MATLAB机器人工具箱验证了传统算法的正确性。（5）在仿真环境下对桌面六轴机器人进行点动实验和机器人轨迹规划实验,其中轨迹规划实验包括关节空间插补和笛卡尔空间下的直线、圆弧插补,实验结果证明了运动学与轨迹规划算法的可行性。同时使用基于自动机器学习的方法建立了动力学模型,并对模型进行了误差分析,结果证明满足精度要求。在实物环境下,进行了机器人点动实验和直线轨迹规划实验,证明了算法的工程实用性。
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