基于Robotics Toolbox的工业机器人螺旋轨迹研究

摘要

自从工业机器人问世以来，工业机器人就作为人类的一种工具应用于各个行业中，以弥补人工作业的不足。在我国制造转型升级的时代背景下，工业机器人技术和功能有待更进一步的提高和发掘，以适应不同行业不断变化的需求。本文就是对工业机器人的螺旋插补功能的数学模型进行初步的探索和研究。
　　本文首先总结工业机器人常见的行业应用以及轨迹规划的国内外研究现状，并给出了本课题研究的意义；接着用简单明了的方法概括了机器人运动学的主要内容，从而建立机器人的运动学模型；随后又对机器人轨迹规划的常用方法进行总结，综合比较各种方法后，选出适用于本次研究的轨迹规划方法；接下来在MATLAB环境下，利用机器人工具箱Robotics Toolbox实现常见的机器人运动学运算和建立了机器人运动学模型。在运用机器人工具箱 Robotics Toolbox对MOTOMAN UP-50工业机器人建立运动学模型并进行正逆运动学求解的基础上，基于 MATLAB环境下建立螺旋线模型并按照选取的步进角对其进行等分，以获得若干结点，同时引入归一化因子，分别采用直线和圆弧插补方法进行插值，对插值后两者的误差进行分析和总结，并给出螺旋轨迹规划的误差控制思路。总之，本文对实现工业机器人末端操作器的螺旋轨迹运动进行了一定的探索，为工业机器人进行螺旋轨迹插补提供进一步研究和应用的算法依据和理论基础。

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第1章 绪论

1.1 课题综述

1.2 工业机器人技术的应用与研究现状

1.3 轨迹规划综述

1.4 本文主要内容安排

第2章 工业机器人运动学

2.1 空间位置和姿态描述

2.2 齐次坐标变换

2.3 MOTOMAN UP-50运动学模型

2.4 本章小结

第3章 工业机器人轨迹规划

3.1 关节空间轨迹规划方法

3.2 笛卡尔空间轨迹规划

3.3 本章小结

第4章 MATLAB机器人工具箱的运用与建模

4.1 运用工具箱进行坐标变换

4.2 多项式插值

4.3 运用工具箱建立机器人模型

4.4 MOTOMAN UP-50机器人模型的建立与驱动

4.5 本章小结

第5章 螺旋插补算法及其优化

5.1 建立螺旋线模型

5.2 截取结点

5.3 直线插值

5.4 圆弧插值

5.5 比较两种插值的误差

5.6 运用机器人工具箱进行仿真

5.7 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A攻读硕士期间发表学术论文

附录B 相关MATLAB程序