六自由度工业机器人轨迹跟踪控制研究

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1、分类号：TP242.2单位代码：10190研究生学号：201501048密级：公开硕士专业学位论文王平2018年6月六自由度工业机器人轨迹跟踪控制研究ResearchonTrajectoryTrackingControlofIndustrialRobotwithSixDegreeofFreedom硕士研究生：王平校内导师：唐新星副教授企业导师：曾金玲高级工程师申请学位：工程硕士领域：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：长春工业大学摘要摘要随着社会发展的不断进步，人工成本的增加、工作环

2、境的改变和多元化的市场竞争，各企业面临着重重压力，制造业普遍需要技术和设备升级改造，以增强竞争力，提高经济效益。工业机器人作为先进制造业中的重要装备和手段，具有极大的发展空间。广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本都有着十分重要的意义。本文结合吉林省科技厅专利转化推进项目“工业机器人智能化关键技术研究团队专利示范培育”，在对国内外工业机器人研究现状进行了广泛研究的基础上，运用SolidWorks建立工业机器人三维模型，在此模型

3、基础上建立其数学模型，对工业机器人进行运动学分析、轨迹规划、MATLAB与ADAMS仿真、控制算法研究以及控制系统设计，对工业机器人进行了系统化的设计分析与控制研究。本文主要研究内容如下：首先，运用SolidWorks软件建立了工业机器人的三维模型，介绍工业机器人的各部分机构，为工业机器人选择合适的材料、伺服电动机和减速器，然后在工业机器人模型的基础上建立其D-H空间连杆坐标系，对工业机器人进行正、逆运动学分析，运用MATLAB对工业机器人进行正、逆运动学仿真。其次，给定工业机器人末端运动的起始点和目标点，分别由三

4、次插值多项式算法和五次插值多项式算法计算出各个关节平滑的轨迹曲线方程，然后运用机械系统动力学分析软件ADAMS对工业机器人进行轨迹规划仿真验证，仿真得到了工业机器人在三次多项式轨迹规划和五次多项式轨迹规划下各个关节参数的变化曲线，并对工业机器人运动曲线进行对比分析。最后，对工业机器人控制算法进行研究、对工业机器人控制系统进行研究设计。说明了迭代学习控制算法的优点和适用性，运用迭代学习控制算法对工业机器人进行控制仿真验证。仿真结果表明，基于迭代学习控制算法能够大幅减小工业机器人运行过程中的误差，基本上满足了工业机器人

5、控制要求。确定以STM32F429嵌入式微处理器为核心工业机器人控制系统，然后以工业机器人的关节1伺服控制为例，介绍伺服电机驱动器与控制器之间的连接方式。最后简述了工业机器人控制系统软件设计思路，给出了程序控制流程图。关键词：工业机器人运动学仿真轨迹规划迭代学习控制算法控制系统研究IAbstractAbstractWiththecontinuousprogressofsocialdevelopment,increaseinlaborcosts,changesintheworkenvironment,anddiver

6、sifiedmarketcompetition,companiesfacealotofpressure.Themanufacturingindustrygenerallyneedsupgradingoftechnologyandequipmenttoenhancecompetitivenessandimproveeconomicefficiency.Asanimportantequipmentandmeansinadvancedmanufacturingindustry,industrialrobotshavegr

7、eatroomfordevelopment.Thewidespreadadoptionofindustrialrobotscannotonlyimprovethequalityandproductionoftheproducts,butalsohaveaveryimportantsignificanceinprotectingpersonalsafety,reducinglaborintensity,increasinglaborproductivity,savingrawmaterialconsumptionan

8、dreducingproductioncosts.ThisarticlecombinesthepatenttransformationpromotionprojectofJilinProvincialScienceandTechnologyDepartment“Industrialrobotintelligentkeytechnologyresearchte