机器人工作空间轨迹规划仿真研究.pdf

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1、第33卷第02期计算机仿真2016年2月文章编号：1006—9348(2016)02—0367—06机器人工作空间轨迹规划仿真研究宁学涛1’2，陈健1，石强k2，潘玉田2(1．中国科学院宁波材料技术与工程研究所，浙江宁波315201；2．中北大学，山西太原030000)摘要：在机器人进行工作空间的轨迹优化的研究中，对机器人进行工作空间的轨迹规划，可使机器人拥有良好的工作空间运动学和动力学性能，而关节空间中的性能相对较差。所以在工作空间内对机器人进行轨迹规划，并在实际应用中，使其在关节空间内拥有良好的速度响应性能和位置精度等是轨迹规划的难点。为了解决上述问

2、题，将编写Python语言的轨迹规划程序，使用纯工作空间的五次样条函数对Delta机器人进行合理的轨迹规划，再利用两种动力学优化模型对轨迹规划结果进行合理的优化对比。结果表明，工作空间轨迹规划法得到的拟合曲线具有良好的工作空间性能，动力学优化后的拟合曲线提高了工作空间末端执行器或关节空间驱动电机的运动学和动力学性能。关键词：机器人；运动学；动力学；工作空间；轨迹规划中图分类号：TP242文献标识码：BSimulationofTrajectoryPlanningforRobotWorkspaceNINGXue—ta01”，CHENJianl，SHIQian

3、91’。，PANYu—tian2(1．NingboInstituteofMaterialsTechnology&Engineering，ChineseAcademyofSciences，NingboZhejiang315201，China；2．NoAhUniversityofChina，TaiynanShanxi030000，China)ABSTRACT：TrajectoryplanningCanmakerobotworkspacehavegoodworkspacekinematicsanddynamicsperform-ante．But，theperf

4、ormanceisrelativelypoorinthejointspace．Therefore，withintheworkspaceofrobottrajectoryplanning，andinpractice，makeitinthejointspacewithgoodspeedresponseperformanceandpositionaccuracyisakeyproblem．Inordertosolvethisproblem，trajectoryplanningprogramofthePythonlanguageisdevelopedbyn-si

5、ngpurefiveworkspaceofsplinefunction．TrajectoryplanningresultsaI它optimizedbytwokindsofdynamicoptimi-zationmodels．TheresuItsshowthattheworkspaeetrajectoryplanningmethodcangetthefittedcurvewithgoodworkspaceperformance．Thekinematicsanddynamicsperformancesofworkspaceendeffectororjoint

6、spacedrivemotorareimprovedbythedynamicoptimization．KEYWORDS：Robot；Kinematics；Dynamics；Workspace；Trajectoryplanning1引言由于存在实际控制及变换矩阵的奇异性等问题，纯工作空间的轨迹规划方法在机器人的轨迹规划中应用较少。例如，中南大学的凌家良等人⋯，在关节空间内，采用五次插值多项式和抛物线相结合的轨迹规划方法对机器人进行轨迹基金项目：宁波市国际合作项目(2014D10008)；数控一代机械产品创新应用示范工程(2014BAZ04784)；精密驱动

7、控制技术创新团队(2012I?,82005)；宁波市自然科学基金(2014A610084)收稿日期：2015—03—05修回日期：2015一04—27规划。但是，工作空间的轨迹规划方法存在一些独特的优点，一般情况下，在工作空间进行迹规划得到的拟合曲线具有良好的工作空间性能。例如，华南理工大学的陈伟华等人忙J，对机器人连续曲线路径在笛卡尔空间内进行轨迹规划，曲线路径拐角处在关节空间内进行轨迹规划，得到的关节空间拟合曲线速度不可导，并且没有进行动力学优化。华南理工大学的林仕高等人¨J，在笛卡尔空间内，对机械手末端曲线轨迹的启停段加入正弦加减速过程，使用五次多

8、项式对连续轨迹的两条曲线的连接处进行过渡，也没有进行动力学的相关优化。针对以上问