六自由度蒸汽发生器检修机械臂轨迹规划方法研究

论文摘要

机械臂的轨迹规划在机械臂的控制中具有重要的地位。随着科技的进步,人们对机械臂的要求也越来越高,不仅要求机械臂能够实现常规的PTP运动（点对点运动）和简单的CP运动（如直线运动和圆弧运动）,而且还要能够沿着特定路径进行高速运动,实现运动过程中时间最短。本论文中根据六自由度机械臂的狭小工作环境对轨迹规划的要求和约束,在关节空间中运用Bezier曲线构造机械臂的运行轨迹,并利用Bezier曲线的分段处理性特点,采用遗传优化算法对机械臂时间进行了优化。通过对六自由度蒸汽发生器检修机械臂轨迹规划的具体分析、运动学方程的建立、关节空间中4-3-4及3-5-3插值关节轨迹的计算和Bezier曲线轨迹规划的研究,阐述了机械臂轨迹规划的一般规律。在基于机械臂的运动学模型的轨迹规划中,通过在关节空间的Bezier曲线轨迹规划,可以使轨迹曲线的形成更简单快速。基于运动学模型的轨迹算法的模拟实现,主要通过调用Matlab的计算和绘图功能完成模拟的要求,并根据模拟的结果得出结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 国内外机器人轨迹规划研究的现状
• 1.3 本论文工作内容
• 第2章 六自由度机械臂运动学方程的建立
• 2.1 机械臂位姿的描述
• 2.1.1 刚体位姿描述
• 2.1.2 坐标变换
• 2.2 机械臂 D-H描述方法
• 2.2.1 连杆参数和连杆坐标系
• 2.2.2 连杆变换
• 2.2.3 运动学方程
• 2.3 六自由度机械臂的D-H描述和运动方程的建立
• 2.3.1 机械臂的D-H描述
• 2.3.2 机械臂运动方程的建立
• 2.4 本章小结
• 第3章 六自由度机械臂轨迹规划
• 3.1 轨迹规划一般性问题
• 3.2 关节插值运动轨迹
• 3.3 4-3-4及3-5-3插值关节轨迹的计算
• 3.4 Bezier曲线轨迹规划方法
• 3.4.1 Bezier曲线基本理论
• 3.4.2 Bezier曲线轨迹规划实例
• 3.6 本章小结
• 第4章 基于遗传算法的关节空间最优轨迹规划
• 4.1 机械臂时间最优轨迹规划的基本原理
• 4.2 遗传算法的优化原理
• 4.2.1 遗传算法的工作原理
• 4.2.2 遗传算法的实现步骤
• 4.2.3 遗传算法的特点
• 4.3 机械臂最优轨迹规划问题的求解
• 4.3.1 Bezier曲线轨迹优化数学模型
• 4.3.2 遗传算法寻优步骤
• 4.4 时间优化仿真结果及分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢