面向多点高速装配的六轴工业机器人轨迹控制方法研究

摘要

论文以面向多点高速装配的六轴工业机器人轨迹控制方法为研究对象，分析了相关领域的国内外研究现状，针对直线插补和圆弧插补常常无法满足高速高精度轨迹规划要求的问题，通过六轴工业机器人运动学分析得到其运动学正解矩阵和逆解计算公式，然后对机器人执行末端在多点高速装配任务中的某一段运动轨迹进行了数学描述，同时设定了机器人执行末端在这段轨迹中的位姿变化矩阵;分析基于自适应的NURBS插补方法在六轴工业机器人空间轨迹插补过程中的应用，通过示教获得若干个节点，反算NURBS曲线的控制顶点，对曲线进行节点参数密化、空间数据点密化等处理，生成对应的NURBS拟合曲线，分析NURBS拟合曲线与期望轨迹曲线的误差;采用速度自适应方法对运动速度进行自动调节，使弦高误差控制在设定的范围内，并得到机器人六个关节的角度和角速度变化曲线;分析了NURBS曲线的拟合误差和弦高误差，将基于自适应的NURBS插补方法与直线插补方法进行综合对比，证明基于自适应的NURBS插补方法在六轴工业机器人多点高速装配的轨迹控制过程中有更好地表现。构造以PC机为操作平台的工业机器人控制系统，采用OpenGL技术开发一套六轴工业机器人控制管理软件，验证论文中控制方法的有效性。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的提出和研究意义

1．2 工业机器人轨迹插补技术研究现状

1．3 轨迹插补中存在的问题分析

1．4 本论文的主要内容和结构

1．4．1 论文的主要内容

1．4．2 论文的结构

第二章 六轴工业机器人数学分析

2．1 六轴机器人结构

2．2 六轴机器人运动学正解

2．3 六轴机器人运动学逆解

2．4 六轴工业机器人运动轨迹的数学描述

第三章 NURBS插补在六轴机器人装配轨迹规划中的应用

3．1 NURBS曲线插补在轨迹规划中的实现

3．1．1 反求控制顶点及拟合NURBS曲线

3．1．2 节点参数的密化

3．1．3 空间轨迹点的密化

3．2 运动速度自适应控制

3．3 机器人关节运动控制

3．3．1 六轴机器人各关节角度变化分析

3．3．2 六轴机器人各关节角速度变化分析

3．4 六轴机器人轨迹插补精度分析

3．4．1 轨迹曲线拟合误差分析

3．4．2 插补过程计算误差分析

3．4．3 轨迹插补误差综合分析

第四章 采用OpenGL技术的控制软件研究

4．1 引言

4．2 采用OpenGL技术的工业机器人控制软件开发

4．2．1 采用OpenGL技术的控制软件开发方法

4．2．2 采用OpenGL技术的控制软件的设计与实现

4．2．3 采用OpenGL技术的工业机器人虚拟三维几何模型设计

第五章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表和录用的学术论文