Par4并联机器人轨迹规划及其人机交互实验的研究

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并联机器人在工业生产线上有着广泛应用,其承重能力强、精确度高和性能可靠的优点有效地提高了生产效率并降低了生产成本。在机器人的运动控制中,轨迹规划方法的性能对机器人末端运动状况与机器人系统稳定性有着决定性的影响。以Par4并联机器人为研究对象,本课题从轨迹规划中速度函数模型的建立与位置插补算法的优化这两个角度进行研究,得到适合于不同工作条件的轨迹规划方法。最后搭建了人机交互平台,并进行了运动控制实验。首先,介绍了Par4并联机器人的系统组成,并对机器人机械部分进行了基础性分析。系统组成包括:机器人的硬件构成、控制方式以及软件系统。机械本体部分的基础性分析包括:机器人运动学逆解模型与正解模型的求解、机器人可达工作空间范围的确定。其次,基于不同工作模式下对机器人末端运动状况的不同要求,对轨迹规划中不同速度函数模型的运动特性进行了分析与研究。通过数学分析、轨迹建模与运动控制实验,共研究了三种速度函数模型,验证了每种速度函数模型在启停阶段与保证系统稳定等方面的性能差异。再次,针对机器人运动过程中轨迹线条衔接处的不稳定状况,对轨迹规划中不同位置插补算法进行了分析与研究。通过轨迹规划、轨迹建模与运动控制实验三个步骤,共研究了三种位置插补算法,并得出每种位置插补算法在减小轨迹拐角处机械振动以及与原路径拟合程度方面的性能差异。最后,在Par4并联机器人系统上位机中搭建了人机交互平台并进行了运动控制实验。人机交互平台在不改变原有控制方式的情况下,对运动控制的前期工作进行整合,简化了用户的操作步骤。接着进行了平面轨迹与空间轨迹的运动控制实验,通过辅助装置反映出机器人末端的实际运动轨迹,并对实验中出现的问题进行分析并提出改善方案。
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