工業(yè)機(jī)器人最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題研究

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1、ｍｖ：碩：ｔ學(xué)位論文Ｉ工業(yè)婦人最纖親刪歷究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｔｒａｅｃｔｏｒｌａｎｎｉｎｏｆｊｙｐｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｒｏｂｏｔＩ研究生：周旋指導(dǎo)娜：喬楓教授學(xué)科誦：控制工程■Ｈ３破４堯４籌Ｚ－１０Ｓ：年十二月分類號(hào)：學(xué)校代碼：10153UDC：密級(jí)：公開碩士學(xué)位論文工業(yè)機(jī)器人最優(yōu)軌跡規(guī)劃問題研究作者姓名：周旋入學(xué)年份：2013年9月指導(dǎo)教師：喬楓教授學(xué)科領(lǐng)域：控制工程申請學(xué)位：工程碩士所在單位：信息與控制

2、工程學(xué)院論文提交日期：2015年11月論文答辯日期：2015年12月學(xué)位授予日起：2016年1月答辯委員會(huì)主席：王安娜答辯委員會(huì)組成：王安娜沈?yàn)]趙德平劉美菊郭彤穎論文評閱人：郭彤穎聲明本人聲明，所呈交的學(xué)位論文是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的。論文中?。崳姡保薜玫难芯砍晒恿x標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包括本人為獲得其他學(xué)位而使用過的材料。與我共同工作過的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論文中作了明確的說明并表示謝意。＂？＾１作者簽名：＾日

3、期。：７護(hù)年學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者和指導(dǎo)教師完全了解沈陽建筑大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定：即學(xué)校有權(quán)保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和＾據(jù)盤１，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)沈陽建筑大學(xué)（或其授權(quán)機(jī)構(gòu)）可乂將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫并通過網(wǎng)絡(luò)提供檢索、刻覽。（如作者和導(dǎo)師同意論文交流，請?jiān)谙路胶灻?；否則視為不同意。）作者和導(dǎo)師同意網(wǎng)交流的時(shí)間為作者獲得學(xué)位后：＾一一不限□半年ｔ／年□年半□兩年□廣？作者

4、簽名：導(dǎo)師簽矣：曰期：於年！巧日期：＾＞＞＾彈／碩士研究生學(xué)位論文摘要I摘要隨著當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)和人工智能的發(fā)展，人們對于機(jī)器人的需求不僅僅只停留在能夠完成所指定的工作任務(wù)，而且還要求其能在保證工作質(zhì)量的基礎(chǔ)上盡可能的提高工作效率，以及減小實(shí)際操作中誤差等要求，所以在對機(jī)器人軌跡規(guī)劃的時(shí)間最優(yōu)、精確性以及穩(wěn)定性等方面的研究已成為機(jī)器人研究的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。本文以PUMA560機(jī)器人為研究對象，具體研究內(nèi)容如下：（1）對課題所研究的背景意義，以及目前工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃研究的發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行

5、了分析；以具有六自由度的PUMA560工業(yè)機(jī)器人為研究對象，先根據(jù)相關(guān)位姿的描述，通過D-H參數(shù)法建立了PUMA560機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，對運(yùn)動(dòng)學(xué)方程進(jìn)行了分析，并給出了其正、逆解公式，從而為下文所涉及算法的連續(xù)性提供了保證。（2）研究了在關(guān)節(jié)空間和在笛卡爾空間中，工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃的基本原理，分析了多項(xiàng)式函數(shù)插值以及插補(bǔ)算法在軌跡規(guī)劃方面的基本規(guī)劃方法，并實(shí)現(xiàn)了軌跡在關(guān)節(jié)空間和在笛卡爾空間的實(shí)時(shí)生成；推導(dǎo)出B樣條曲線，并建立三次B樣條曲線以及三次非均勻B樣條曲線(NURBS，Non-Uni

6、formRationalB-Spline)實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃問題的研究。（3）研究了遺傳算法和NURBS插補(bǔ)算法在關(guān)節(jié)空間和在笛卡爾空間中的軌跡規(guī)劃問題，其具體包括兩部分：基于三次均勻B樣條遺傳算法的工業(yè)機(jī)器人軌跡規(guī)劃以及基于NURBS插補(bǔ)算法的工業(yè)機(jī)器人在笛卡爾空間的軌跡規(guī)劃問題的研究。文中采用MATLAB中的RoboticsToolbox構(gòu)建的PUMA560機(jī)器人仿真模型，對所研究的軌跡規(guī)劃算法進(jìn)行編程，再把算法的運(yùn)行程序中得到的數(shù)據(jù)在MATLAB平臺(tái)上進(jìn)行軌跡規(guī)劃仿真。從而實(shí)現(xiàn)了在關(guān)節(jié)空間中進(jìn)行

7、基于三次B樣條曲線的遺傳算法全局尋優(yōu)的可行性并優(yōu)化了軌跡的時(shí)間效率。通過NURBS曲線插補(bǔ)算法，使得機(jī)器人末端軌跡速度連續(xù)平滑且加速度連續(xù)，提高了機(jī)器人的運(yùn)行速度和減少了機(jī)器人機(jī)械本體的振動(dòng)和關(guān)節(jié)磨損。關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；時(shí)間最優(yōu)；軌跡規(guī)劃；B樣條曲線；NURBS插補(bǔ)算法碩士研究生學(xué)位論文AbstractIIIAbstractWiththedevelopmentofcomputertechnologyandartificialintelligence,people'sdemandforrobot

8、isnotonlytocompletetheassignedtasks,butalsoguaranteethequalityofworkasmuchaspossibleonthebasisofimprovingworkefficiencyandreducetheerrorintheactualoperationrequirements.sothatinrobottrajectoryplanning,theoptimal,accuracyandstabilityofhasbecomethehotp