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正文內(nèi)容

畢業(yè)論文-motoman-hp機(jī)器人的三維動(dòng)態(tài)仿真——軌跡規(guī)劃模塊-文庫吧資料

2025-01-27 20:41本頁面
  

【正文】 基礎(chǔ)上,直觀的顯示效果和結(jié)果直接影響仿真過程的可信度。x運(yùn)動(dòng)學(xué)方程(可以被看作是一個(gè)從關(guān)節(jié)空間向操作空間的映射逆運(yùn)動(dòng)學(xué)的解決方案是在關(guān)節(jié)空間和映射的原始圖像得到的。xX的末端執(zhí)行器的位姿是在直角坐標(biāo)空間的描述,這是用來表示空間方位空間操作或操作。(4)求末桿位姿矩陣 令,可得式中, , , , ,式中, , , , , ,根據(jù)式和式可得式中, , , , , , , , , , , 若令,并將有關(guān)常量代入 矩陣,則有2.4機(jī)器人幾種空間的關(guān)系 在路徑規(guī)劃的機(jī)器人,用來驅(qū)動(dòng)空間,關(guān)節(jié)空間,空間的概念和操作之間的映射關(guān)系。000160176。0001490176。000120176。、的單位向量分別記為n、o、a。與軸的交點(diǎn)為,設(shè)在臂的終端,是腕結(jié)構(gòu)的中心,重合是腕的第二個(gè)轉(zhuǎn)軸;與軸的交點(diǎn)為;、重合,是腕的第三個(gè)轉(zhuǎn)軸。圖28 PUMA560機(jī)械手坐標(biāo)系解:(1)設(shè)定機(jī)器人各桿的坐標(biāo)系 按DH坐標(biāo)系建立各桿的坐標(biāo)系如圖所示 將設(shè)置在關(guān)節(jié)1的轉(zhuǎn)軸上,和重合;、分別沿關(guān)節(jié)3的轉(zhuǎn)軸,∥。已知其。2.3 建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的實(shí)例 前面已經(jīng)講過了如何建立坐標(biāo)系,如何對(duì)坐標(biāo)系進(jìn)行齊次變換,如何確定各參數(shù)以及如何建立運(yùn)動(dòng)學(xué)方程。反之,如果知道方程左邊的末端連桿的位姿(n,o,a,p),由它們?nèi)デ蟾鱾€(gè)關(guān)節(jié)變量,…,我們稱為運(yùn)動(dòng)學(xué)的反解。它表示末端連桿的位姿(n,o,a,p)與關(guān)節(jié)變量,…之間的關(guān)系。表示末端連桿坐標(biāo)系{n}相對(duì)于基坐標(biāo)系{0}的描述,即 (220) 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程:基于變換矩陣,根據(jù)各個(gè)關(guān)節(jié)位置傳感器的輸出,得到各個(gè)關(guān)節(jié)變量(i=1,2,……,n)的值,即可求出。具體的寫法,參考文獻(xiàn)。很顯然,與這四個(gè)連桿參數(shù)有關(guān)。(3) 連桿參數(shù)的總結(jié)根據(jù)所設(shè)定的連桿坐標(biāo)系,相應(yīng)的連桿參數(shù)可定義如下:①:從到向測(cè)量的距離;②:從到繞旋轉(zhuǎn)的角度③:從到向測(cè)量的距離;④:從到繞旋轉(zhuǎn)的角度。(2) 連桿坐標(biāo)系的規(guī)定為了確定機(jī)器人各個(gè)連桿之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系,我們?cè)诟鱾€(gè)連桿上分別固接著一個(gè)坐標(biāo)系。上述描述機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的方法是Denavit和Hartenberg提出來的,稱為DH方法。通過上述分析,我們知道每個(gè)連桿 ,由四個(gè)參數(shù)構(gòu)成,其中和是描述連桿i1本身的特征; 和只是描述連桿i1和連桿i之間的聯(lián)系。首末連桿對(duì)于具體情況有具體的規(guī)定。表示久與軸線i的交點(diǎn)到與軸線i的交點(diǎn)的距離,沿軸線i測(cè)量; 表示與之間的夾角,繞軸線i由到測(cè)量。 圖27 兩連桿連接的描述 兩條公法線與之間的距離稱為這兩條連桿之間的偏置: 與之間的夾角稱為關(guān)節(jié)角。由連桿長度和扭角就能完全定下連桿i1的特征。的指向規(guī)定為從軸線il繞公垂線轉(zhuǎn)至軸線i。 連桿i1的特征是由關(guān)節(jié)軸線i和i1的公法線長度和夾角所定的。其中,夾具和連接桿與底座6固定連接,底座固定不動(dòng)[ 9 ]。連桿1與底座1通過鉸鏈連接,連桿,通過聯(lián)合2 1 2 3和連接桿與連接桿連接,2個(gè)關(guān)節(jié)連接的3,等等。機(jī)械手一般由轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)移動(dòng)形成的,每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)自由度,因此,有五個(gè)自由度的機(jī)械手是由五連桿和五個(gè)關(guān)節(jié),六自由度機(jī)械手是由六連桿和六個(gè)關(guān)節(jié)。 為了研究在操作臂各個(gè)環(huán)節(jié)的操作之間的關(guān)系,各連桿坐標(biāo)系與一個(gè)固定連接,然后介紹了坐標(biāo)系之間的關(guān)系。2關(guān)節(jié)是由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng),相對(duì)運(yùn)動(dòng)共同導(dǎo)致連桿,使夾持器構(gòu)成的要求。機(jī)器人可以被看作是一個(gè)開放的運(yùn)動(dòng)鏈,它是由一系列的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)通過一系列形成的接頭連桿。注意一點(diǎn)的是,變換矩陣的左乘和右乘的運(yùn)動(dòng)解釋是不同的:變換順序“從右向左”,表明運(yùn)動(dòng)是相對(duì)固定坐標(biāo)系而言的;變換順序“從左向右”,指明運(yùn)動(dòng)是相對(duì)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系而言的??梢院?jiǎn)化得到 (216)比較上面兩式可以看出,綜合表達(dá)了平移變換和旋轉(zhuǎn)變換,稱為齊次變換矩陣。{A} 圖24 復(fù)合變換復(fù)合變換是由坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和坐標(biāo)平移共同作用的。和都是正交矩陣,兩者互逆。用旋轉(zhuǎn)矩陣表示坐標(biāo)系(B}相對(duì)于{A}的方位。 {A}{B} 圖22 平移變換(1) 旋轉(zhuǎn)變換設(shè)坐標(biāo)系{B}和{A}有共同的原點(diǎn),但是兩者的方位不同,如圖23所示;O 圖23 旋轉(zhuǎn)變換 用旋轉(zhuǎn)矩陣描述{B}相對(duì)于{A}的方位。把稱為{B}相對(duì)于{A}的平移矢量。從一個(gè)坐標(biāo)系的描述到一個(gè)坐標(biāo)系的描述之間的變換關(guān)系具體有:平移變換、旋轉(zhuǎn)變換、復(fù)合變換。而手爪的位置由位置矢量P所規(guī)定,它代表手爪坐標(biāo)系的原點(diǎn)。(4)手爪坐標(biāo)系:為了描述手爪的位置和姿態(tài),規(guī)定一坐標(biāo)系與手爪固接,稱手爪坐標(biāo)系,如圖21所示, 圖21 機(jī)器人手爪坐標(biāo)系其中,Z軸設(shè)在手指接近物體的方向,稱接近矢量a(approach);軸設(shè)在兩手的連線方向,稱方位矢量o(orientation);X軸由右手法則確定:n=oхa ,n稱為法向矢量(normal)。相對(duì)參考系{A},由位置矢量和旋轉(zhuǎn)矩陣分別描述坐標(biāo)系{B}的原點(diǎn)位置和坐標(biāo)軸的方位。(3)位姿的描述:為了完全描述剛體B的空間的位姿(位置和姿態(tài)),通常將剛體B與坐標(biāo)系{B}相固接。因?yàn)榈娜齻€(gè)列矢量都是單位主矢量,且兩兩相互垂直,所以它的9個(gè)元素滿足6個(gè)約束條件(正交條件): (24) (25)因此旋轉(zhuǎn)矩陣是正交的,并且滿足條件: ; 。 稱為旋轉(zhuǎn)矩陣,上標(biāo)A代表參考系{A},下標(biāo)B代表被描述的坐標(biāo)系{B}。(2)方位的描述:為了規(guī)定空間某剛體B的方位,另設(shè)一直角坐標(biāo)系{B}與此剛體固接。 的上標(biāo)A代表參考坐標(biāo)系{A}。利用齊次坐標(biāo)變換的方法,在本文中,本實(shí)用新型具有運(yùn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),轉(zhuǎn)換和映射和矩陣在一起;此外,在空間機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的齊次變換,機(jī)器人控制算法,計(jì)算機(jī)圖形和視覺信息處理中得到廣泛應(yīng)用。因此,我們可以從剛體方面來描述它的位姿[ 14 ]。因?yàn)樗腔跈C(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué),因此有必要對(duì)機(jī)器人的位姿描述的一般方程,運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)理論,對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)方案的實(shí)現(xiàn)方法。機(jī)械手的軌跡,指的是過程中的位移,速度和加速度的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人設(shè)計(jì)成MOTOMANHP模式,而機(jī)器人軌跡規(guī)劃是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,有時(shí)有必要在聯(lián)合空間中,主要涉及到的速度和加速度的問題運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)化軌跡。再次討論了機(jī)器人關(guān)節(jié)軌跡插補(bǔ)問題。并且在不同的空間之間的差異,并連接。本論文的主要內(nèi)容 軌跡規(guī)劃是基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和機(jī)器人的動(dòng)力,因此,本文探討了各種算法的研究,在機(jī)器人軌跡規(guī)劃應(yīng)用齊次坐標(biāo)變換。此外,現(xiàn)有的算法也或多或少存在一些缺點(diǎn)。在中國,張凱等人(2002)專為IVECO束焊焊接軌跡規(guī)劃算法研究期間PP 6R機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)。鮑仁斯坦和科倫(1990)對(duì)同樣的問題,也提出了一個(gè)特殊的啟發(fā)式算法。 Dubowsky和Blubaugh(1989)特別參考的工業(yè)應(yīng)用的例子,討論了各種有效應(yīng)用專用算法。產(chǎn)品裝配,在傳送帶上的電路板連接器的電子元件,點(diǎn)焊自動(dòng)化設(shè)備,汽車部件或其它設(shè)備和切割操作,外層空間機(jī)器人空間貨物傳送操作以及一些高級(jí)工件夾具的生產(chǎn)是主要的應(yīng)用實(shí)例。PP基機(jī)器人任務(wù)操作,一般是指前后移動(dòng)的各種運(yùn)行點(diǎn)之間需要設(shè)置在工作空間中的機(jī)器人來執(zhí)行的一類任務(wù)的,它必須在機(jī)器人被定義為到達(dá)每個(gè)工作點(diǎn),并且在每一個(gè)相應(yīng)的點(diǎn)留。 (2000),用于一些機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的特殊情況下,難以得到準(zhǔn)確的,所提出的方法只使用運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃問題解決方法,以及尤其是利用進(jìn)化策略的(進(jìn)化策略,ES),以解決優(yōu)化模型,弄了一些最佳的解決方案。從那時(shí)起,Bazaz等(1999)以前的方法,后者必須集成并利用三次曲線段與平穩(wěn)過渡到一個(gè)新的方法來連接的關(guān)鍵點(diǎn),即設(shè)計(jì)算法,取得了一定的效果。 (1997)指出,在考慮的前提下,速度和加速度的限制,最佳時(shí)間路徑規(guī)劃的過程,三次樣條曲線連接的最簡(jiǎn)單的各個(gè)關(guān)節(jié)空間的關(guān)鍵點(diǎn)的多項(xiàng)式曲線的形式,并且因此提出了相應(yīng)的算法。然而,為簡(jiǎn)單起見,這個(gè)方??法使用一個(gè)直線段與聯(lián)合空間的關(guān)鍵點(diǎn)的平滑過渡連接,這種缺陷不是在一個(gè)給定的操作的軌跡生成內(nèi)插的中間點(diǎn)。通迪等人。 (1983),并考慮到一個(gè)最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法下一次的提議條款的機(jī)器人的位置,速度,加速度和第二加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)約束,并使用靈活多面體接收電纜后(彈性Ployhedron搜索,F(xiàn)PS)的算法,以通過使用高次多項(xiàng)式曲線以連接在一系列關(guān)鍵點(diǎn)的機(jī)器人關(guān)節(jié)的空間,得到滿意的軌跡解決特定,此方法。分別基于運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)可以設(shè)計(jì)出各種不同的算法的機(jī)器人在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)的算法,主要有以下的結(jié)果。沿運(yùn)動(dòng)軌跡的最佳時(shí)間算法的預(yù)定路徑。在過去的十年中,整個(gè)時(shí)間駕駛剛性機(jī)器人最優(yōu)路徑規(guī)劃問題的描述和刻畫,并計(jì)算一直是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域。機(jī)器人軌跡規(guī)劃算法的性能優(yōu)化有很多指標(biāo),如時(shí)間最優(yōu)和最佳節(jié)能系統(tǒng)[4]。同時(shí),隨著機(jī)器人軌跡規(guī)劃的進(jìn)一步研究,機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度有了很大的提高,因此,機(jī)器人可以更好地為我們服務(wù),機(jī)器人將有進(jìn)一步的發(fā)展。因此,機(jī)器人軌跡規(guī)劃的研究已成為機(jī)器人研究的一個(gè)重要課題。在過去的十年中,機(jī)器人和機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展也越來越成熟。機(jī)器人軌跡規(guī)劃機(jī)器人是研究的一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。對(duì)于(2),有一個(gè)非伺服機(jī)器人。球坐標(biāo)機(jī)器人??刂疲?)機(jī)器人??刂扑惴ǎ阂粋€(gè)序列的計(jì)算機(jī)指令,其提供以執(zhí)行工作的機(jī)器人的控制需要做[6]。環(huán)境模型,描述每個(gè)機(jī)器人的東西在空間。對(duì)于技術(shù)先進(jìn)的機(jī)器人可以使用小型機(jī),微型計(jì)算機(jī)和微處理器為主要控制單元進(jìn)行編程。機(jī)器人接收來自所述傳感器的信號(hào),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,并根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的信息,該機(jī)器人的狀況和它的環(huán)境等,??生成機(jī)器人控制信號(hào),以驅(qū)動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)。一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng),一般由四部分組成:互動(dòng)的機(jī)器人,環(huán)境,任務(wù),控制器,如圖13所示。一般是指執(zhí)行不同的功能和完成簡(jiǎn)單任務(wù)的實(shí)際能力。機(jī)器人的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)和分類 通用性和適應(yīng)性的機(jī)器人的兩個(gè)主要特征。第二階段:從第二十世紀(jì)70至80年代中期;隨著自動(dòng)控制理論的迅猛發(fā)展,計(jì)算機(jī)技術(shù)和航空航天技術(shù),機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。]。在現(xiàn)代制造業(yè)應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人與柔性自動(dòng)化密切相關(guān)。如圖11和圖12所示的機(jī)器人。 本文的機(jī)器人,工業(yè)機(jī)器人,機(jī)器人和機(jī)械手。計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器人由于其高可靠性,靈活性和快速反應(yīng)能力和巨大的信息存儲(chǔ)和處理能力,贏的人。 研究,機(jī)器人的制造及應(yīng)用,它是由許多國家的重視,也象征著一個(gè)國家的科技水平和經(jīng)濟(jì)實(shí)力。同時(shí),為了能夠知道規(guī)劃軌跡符合要求,我們將計(jì)劃軌跡仿真,可以提高軌跡規(guī)劃精度。同時(shí),達(dá)到機(jī)器人的目標(biāo)位置的路徑是不是唯一的,因此需要規(guī)劃出最優(yōu)軌跡。同時(shí),隨著機(jī)器人運(yùn)動(dòng)精度的機(jī)器人路徑規(guī)劃的研究有了很大的提高,因此,機(jī)器人可以更好地為我們服務(wù),機(jī)器人技術(shù)將有進(jìn)一步的發(fā)展。所以,對(duì)機(jī)器人路徑規(guī)劃的研究已成為機(jī)器人研究的一個(gè)重要任務(wù)。近年來,機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展,機(jī)器人技術(shù)也越來越成熟。 目錄引言………………………………………………………………………………1第1章 緒論…………………………………………………………………… 21.1機(jī)器人發(fā)展的概況……………………………………………………………21.2機(jī)器人軌跡規(guī)劃簡(jiǎn)介…………………………………………………………41.2.1機(jī)器人軌跡規(guī)劃研究的背景和意義……………………………………41.3.2國內(nèi)外機(jī)器人軌跡規(guī)劃研究的現(xiàn)況……………………………………51.3本論文所研究的目標(biāo)和內(nèi)容………………………………………………… 61.3.1本論文研究的目標(biāo)………………………………………………………61.3.2本論文研究的主要內(nèi)容…………………………………………………6第2章 機(jī)器人數(shù)學(xué)模型的建立和幾何造型……………………………………72.1機(jī)器人位姿的描述……………………………………………………………72.1.1剛體位姿描述……………………………………………………………72.1.2坐標(biāo)變換…………………………………………………………………92.2機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的建立……………………………………………………112.2.1連桿參數(shù)和連桿坐標(biāo)系………………………………………………122.2.2連桿變換………………………………………………………………142.3 建立機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的實(shí)例……………………………………………152.4幾種機(jī)器人空間的關(guān)系………………………………………………………182.5機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)………………………………………………………………192.6 MOTOMANHP機(jī)器人的幾何造型…………………………………………202.7本章小結(jié)………………………………………………………………………21第3章MOTOMANHP機(jī)器人的軌跡規(guī)劃……………………………………223.1軌跡規(guī)劃簡(jiǎn)介………
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