六自由度并联机器人轨迹生成及实验研究

摘要

并联机器人具有位姿精度高、误差小、动力性能好、刚度大、结构稳定、承载能力高等一系列的优点，但是并联机器人的结构决定了其运动学正解求解过程特别复杂，目前还没有一种统一的高速求解方法能够快速地完成并联机器人正运动学的求解。对于简单规则轨迹，大多数的机器人采用解析式来表达其末端执行器的运动轨迹，然后进行运动轨迹的规划与优化；对于复杂轨迹，解析式的求解过程特别复杂，甚至存在无法用解析式来描述运动轨迹的现象，运动规划与轨迹优化更是无从谈起，即使复杂轨迹可以用解析式表达，往往生成轨迹的速度比较慢；对于只有目标轨迹曲线，而不知道其解析式的情况，更是无法生成机器人的末端轨迹。
　　本文针对以上问题，以德国PI公司生产的PI-H850六自由度并联机器人为研究对象，根据该型号并联机器人的结构特点，提出了基于循环迭代的运动学正解快速求解方法，利用 ADAMS软件验证了所提算法的正确性与高效性。同时还提出了一种基于JPEG图像格式的运动轨迹快速生成方法，该方法可以快速地提取图纸上路径的特征点，通过高阶拟合的方式将特征点信息拟合转化为机器人的期望路径。在此基础上利用MATLAB软件的工具箱SimMechanics进行仿真和PI-H850机器人实物实验两种实验方式，验证基于JPEG图像格式的并联机器人轨迹快速生成方法的可行性，为并联机器人的轨迹规划以及运动控制奠定坚实的基础。

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第一章 绪论

1.1 课题研究目的与意义

1.2 并联机器人发展概况

1.3 并联机器人的国内外研究现状和研究展望

1.4 并联机器人的结构特点及应用范畴

1.5 主要研究内容

第二章 六自由度并联机器人运动学分析和仿真验证

2.1 并联机器人运动学分析

2.2 并联机器人运动学MATLAB计算

2.3 并联机器人运动学ADAMS仿真

2.4 本章小结

第三章 基于JPEG图像格式文件的轨迹生成研究

3.1 常见的图像文件格式

3.2 JPEG图像格式文件的显示

3.3 JPEG图像特征提取

3.4 JPEG格式图形的曲线拟合

3.5 基于JPEG图像的轨迹生成仿真

3.6 本章小结

第四章 六自由度并联机器人SimMechanics轨迹仿真实验

4.1 SimMechanics仿真环境简介

4.2 并联机器人SimMechanics建模

4.3 基于JPEG图像的并联机器人轨迹仿真

4.4 本章小结

第五章 六自由度并联机器人轨迹生成实验研究

5.1 六自由度并联机器人轨迹生成实验系统简介

5.2 六自由度并联机器人轨迹生成实验系统介绍

5.3 基于JPEG图像的轨迹生成实验

5.4 本章小结

总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果