第9期2017年9月组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool &Automatic Manufacturing Technique
No.9Sep.2017
文章编号:1001-2265(2017)09-0023-04 DOI:10.13462/https://www.doczj.com/doc/429341623.html,ki.mmtamt.2017.09.007
收稿日期:2017-02-12;修回日期:2017-03-23
?基金项目:广东省科技发展专项资金(基础与应用基础研究方向)项目(2016A030313658);广东省工业高新技术领域科技计划项目
(2013B010101020);吉林大学珠海学院创新能力培育工程项目(2016XJCQCX19);广东科学技术职业学院科研项目(XJPY2016022);吉林大学珠海学院教学质量工程项目(ZLG20170701)
作者简介:张程(1986 ),女,沈阳人,吉林大学珠海学院讲师,硕士,研究方向为机器人控制系统,(E -mail)orange1221@https://www.doczj.com/doc/429341623.html,三5-DOF 仿人型机械臂关节空间轨迹规划研究?
张 程1,张 卓2
(1.吉林大学珠海学院,广东珠海 519041;2.广东科学技术职业学院,广东珠海 519041)摘要:文章以5-DOF 仿人型机械臂为研究对象,讨论了工业机器人轨迹规划方法及相关问题三对该机械臂进行了运动学分析,建立了机械臂运动学方程,并针对典型搬运作业方式,以距离最优为目标选取空间梯形路径关键点,设计了基于关节空间五项多项式插值算法的轨迹规划方法,利用Robotics Toolbox 工具箱进行机械臂虚拟建模及关节空间轨迹规划仿真三经验证,相对于传统矩形路径作业方式,该方法可以更好完成工业机器人搬运作业的轨迹规划问题,对进一步结合工艺参数研究工业机器人控制系统具有必要的理论及实践意义三关键词:仿人型机械臂;轨迹规划;关节空间
中图分类号:TH166;TG659 文献标识码:A
Research on Trajectory Planning of 5-DOF Humanoid Manipulator in Joint Space
ZHANG Cheng 1,ZHANG Zhuo 2
(1.Zhuhai College of Jilin University,Zhuhai Guangdong 519041,China;2.Guangdong Polytechnic of Sci-ence and Technology,Zhuhai Guangdong 519041,China)
Abstract :In this paper ,the 5-DOF humanoid robot arm is taken as the research object ,and the trajectory planning method of industrial robot is discussed.The kinematics of the manipulator is analyzed in this paper ,and the kinematics model of manipulator is established.Based on the key points of the task ,a trajectory planning method based on joint space five polynomial interpolation algorithm is designed.By using the Ro-botics Toolbox toolbox ,the virtual modeling of the manipulator and the simulation of joint space trajectory planning are carried out.This method can be applied to the trajectory planning of industrial robot ,which is of great theoretical and practical significance for the further study of industrial robot control system.Key words :humanoid manipulator ;trajectory planning ;joint space
0 引言
工业机器人是迄今为止机器人技术最重要的商业应用三工业机器人在执行某项操作任务时,会依据工艺参数附加某些实时的约束条件,如轨迹参数二运动位置二速度及加速度等,这些参数的确定即是轨迹规划的问题[1-2]三运动轨迹规划的优劣将直接影响机器人作业的质量三随着国内外学者在运动轨迹规划领域(如,机器学习二相似性运动及运动解析算法等)研究的不断深入,运动轨迹规划已经成为机器人研究领域的重要课题之一[3-5]三本文针对机器人运动轨迹规划的问题,以5-DOF 仿人型机械臂为研究对象,利用分段轨迹规划的方法针对典型搬运作业进行轨迹规划研究,设计了一种5-DOF 机械臂运动轨迹规划方法三该方法依据搬运作业任务设计梯形路径关键节点,采用关节空间法计算出预期的运动轨迹,使得机械臂可沿规划轨迹稳定二平滑且快速地到达位置,且能够移植到
其它型号的串联机器人之中,具有良好的科研意义三
1 机械臂运动学模型
1.1 机械结构
仿人型机械臂也称为关节型机械臂,是由一系列通过关节相连的连杆组成的一个运动链[6]三关节通常分为旋转和平移两种,在机械臂和末端执行器之间的运动链中的关节称为手腕,机械臂和手腕组件主要用于定位末端执行器(以及其携带的工具)完成作业操作三图1展示了本文所研究的5-DOF 仿人型机械臂的机械结构,其依据人类手臂的特征而设计,包括肩部二肘部和腕部三可以完成肩部旋转二大臂俯仰二肘部俯仰二小臂俯仰及腕部旋转的人体上肢运动,并配有末端执行器 夹持器,完成抓放二夹取等人体手部运动三该仿人型机械臂可以用于完成如搬运二码垛二喷漆及弧焊等作业三
万方数据