六自由度机械臂运动学分析及轨迹规划方法研究

《六自由度机械臂运动学分析及轨迹规划方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、万方数据分类号UDC密级学位论文六自由度机械臂运动学分析及轨迹规划方法研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：杨林马淑华副教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学控制理论与控制工程2014年6月论文答辩日期：2014年6月Z了f斗章7凰答湖会主席：顾德英顾德英、张淑清东北大学2014年6月万方数据AThesisinControlTheoryandControlEngineeringResearchonKinematicsAnalysisandTrajectoryPlanningMethodoftheSixDOFRoboticA

2、rmByYangLinSupervisor：AssociateProfessorMaShuhuaNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：乖易林日期：)∥／圹．易，芦j一学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并

3、向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年∥一年半口两年口学位论文作者签名：不易干禾导师签名：多殇Z等签字日期：2-c,／妒、6、巧签字日期：夕伊，r、参．M-I-万方数据东北大学硕士学位论文摘要六自由度机械臂运动学分析及轨迹规划方法研究摘要机械臂是一种能模仿人手臂的某些动作，按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人进行繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制

4、造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。目前，机械臂已经受到越来越多部门的重视，对机械臂的研究也越来越多。其中，运动学分析和轨迹规划是工业机器人控制的主要研究方向，高效精确的逆运动学求解算法和快速平滑的规划轨迹对现代制造业规模化的生产，提高作业效率有着重要意义。因此，本文分别在机械臂的逆运动学求解和轨迹规划方面进行了研究，提出了改进的BP神经网络求解逆运动学的算法和基于组合函数的轨迹规划方法以及基于改进遗传算法的时间最优轨迹规划。首先，介绍了机器臂位姿的表示方法，采用D-H方法对机械臂建模，分析它的正运动学和逆运动学问题，并以Dr．RobotH20为例，模拟正运动学和逆运动学的建模过程

5、。其次，针对逆运动学问题求解复杂，求解精度不高的问题，提出了一种改进激励函数的BP神经网络求解逆运动学问题的方法。相比于基本的BP网络求逆方法，该方法通过对隐含层激励函数的调整，使网络的收敛速度更快，误差更小，有效的解决了逆运动学求解问题。然后，研究了轨迹规划路径设计问题，针对传统的轨迹规划方法，提出了一种基于不同频率的正余弦函数组合的轨迹规划方法，该方法具有较小的速度和加速度，降低了机械臂关节的冲击，减少了机械磨损。最后，提出了一种最优时间轨迹规划方法，通过改进的遗传算法对B样条函数轨迹的优化，使机械臂在满足关节约束条件下，完成指定任务的时间最短。仿真结果表明该轨迹规划方法不但缩

6、短了机械臂的运行时间，而且各关节的运行轨迹平滑，符合运动要求。关键词：D．H建模；逆运动学；遗传算法；轨迹规划；时间最优万方数据东北大学硕士学位论文ResearchOnKinematicsAnalysisandTrajectoryPlanningMethodoftheSixDOFRoboticArmAbstractTheroboticarnlisakindofautomaticoperationdevicethatcanimitatesomeaetionofhumanarⅡlSlikegraspingandmovingobjectsoroperatingtoolsaccording

7、toafixedprogram．ItCallcarryoutheavyworkinsteadofhumanstorealizemechanizationandautomationofproductionandCallworkinaharmfulenvironmenttoprotectthepersonalsafety．So，itiswidelyusedinmachinerymanufacturing，metallurgy,electronics，lightindust