基于三次样条的自适应可控制轨迹规划技术

摘要

国内工业机器人发展起步较晚，与世界发达国家还有一定距离。轨迹规划技术是工业机器人运动控制系统中的一个核心模块，研究轨迹规划技术对提升工业机器人的性能起着关键性的作用。
　　本文以通用六自由度工业机器人为平台，分析了机器人运动学，设计了机器人位姿正逆解算法，并将轨迹规划技术抽象成两层（速度规划层和轨迹生成层）进行研究。在速度规划层，以高性能的 S型速度控制曲线为基础，设计了两种自适应可控S型速度规划器：基于给定运行速度的S型速度规划器和基于给定运行时间的 S型速度规划器。在轨迹生成层，研究了几种笛卡尔空间轨迹：直线、圆弧和三次 B样条；并研究了空间直线-直线、空间直线-圆弧和空间三次非均匀 B样条-三次非均匀B样条轨迹之间的平滑过渡轨迹生成算法；完成对空间轨迹和空间过渡轨迹的S型速度规划。最后，使用C++语言对算法进行封装并在MATLAB环境下对测试结果进行仿真。
　　通过大量的实验测试，结果表明，所设计的基于三次样条的轨迹规划技术达到了自适应可控的效果。另外，通过仿真图验证了基于三次样条的轨迹规划算法的正确性。

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1 绪论

1.1课题背景与研究意义

1.2轨迹规划概述及研究现状

1.3论文的主要内容

2 机器人运动学

2.1机器人空间模型描述

2.2机器人正逆解

2.3本章小结

3 速度规划算法研究与设计

3.1速度控制曲线

3.2自适应可控S型速度规划器

3.3本章小结

4 笛卡尔空间轨迹规划研究

4.1空间轨迹规划

4.2基于三次B样条的空间轨迹过渡

4.3本章小结

5 轨迹规划算法仿真与分析

5.1机器人正逆解算法仿真与分析

5.2速度规划算法仿真与分析

5.3笛卡尔空间轨迹规划算法仿真与分析

5.4本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参与研究科研项目情况