工业机器人机械手的运动轨迹规划
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工业机器人机械手的运动轨迹规划

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人气:-发表时间:2016-04-15 09:59【

  工业机器人机械手在作业空间要完成给定的任务,机械手的手部运动必须按照一定的运行轨迹进行,这就是工业机器人的轨迹规划,即运动点的位移、速度和加速度。在制造业中,许多自动化生产线要求工业机械手去跟踪目标点之间期望的轨迹。如如喷漆和焊接作业时 机械手需跟随作用物体的外形 搬运作业时机械手需回避目标点之间的障碍。而这就要求机械手厂家在研发生产机械手时,应该注重工业机械手的运动轨迹规划。今天康道科技就带大家了解一下工业机器人机械手的运动轨迹规划


  机械手的轨迹规划是使机械手在规定时间内 按一定的速度及加速度 从初始状态移动到某个规定的目标状态,工业机器人机械手的轨迹规划问题是机械手研究领域中一个长期存在的问题。近年来,越来越多的学者,相关领域的专家相继投入到这方面的研究中,也取得了较多的研究成果算法的性能优化指标有很多,如工业机器人的运行时间最优和机械手系统的能量最优等。


  工业机器人机械手的运动轨迹的生成一般是先给定机械手运行轨迹上的几个点,将其经运动分析反解映射到关节空间,对机械手关节空间中的对应点建立运动方程,然后按这些运动方程进行相关的插值计算,从而实现在作业空间中的运动要求。那么怎么令工业机器人机械手在最优时间下机械手轨迹规划算法研究得较多现有的大部分工业机械手研究工作可以被大致分为两类:第一类为针对点到点(Point-to-Point,P-P)机械手运行动作的优化算法;第二类为沿着一条预设路径的动作轨迹算法


  工业机械手末端执行器相对于参考坐标系的位置、速度、角速度、角加速度等,不考虑引起其运动的驱动力或者力矩。运动学通常分为两类:一类是给定机器人各关节角度要求计算机器人手爪的位置与姿态问题,称为正向运动学;另一类是己知机械手爪的位置与姿态求出机械手对应于这个位置与姿态的全部机械手臂关节角,称为逆向运动学。


  其中,正向运动学问题比较简单,通过传递矩阵就可以求得唯一的解,而逆向运动学求解过程因涉及许多传递矩阵以及逆矩阵的运算而非常复杂,而且具有多解性,但是这也是机械手控制的关键,因为只有使得各关节运动到指定的位置,末端的执行器才能达到指定的位置和姿态。


  工业机械手轨迹规划可在关节空间中进行 也可在直角坐标空间进行。


  在关节空间中进行轨迹规划使关节运动平滑、稳定 始终保持在关节运动容许的范围内。其优点是计算量小效率高,仅受关节速度及加速度的限制不会发生机构的奇异性问题,特别适合机械手末端运动不要求规定路径的、进入空间行程大范围内快速移动的轨迹段。该方法的缺点是机械手在未执行指令实现运动前,难以想象末端执行器在空间中的真实轨迹,特别是在机械手的工作空间内有障碍的情况下 容易发生危险。


  直角坐标空间轨迹规划的优点是分段点之间的运动能被很好地确定 非常适合已定义的函数轨迹的规划 其缺点是不仅要进行空间插补 又要转换到关节 且难以估计运动时间、关节速度以及加速度达到的极限。


  关节空间法轨迹规划是以关节角度的函数来描述机械手的轨迹,进行轨迹规划。关节空间法不必在直角坐标系中描述两个路径点之间的路径形状,计算比较容易。规划的主要任务是选择合理的多项式函数或其它线性函数进行插补运算,使关节运动平滑、稳定 始终保持在关节运动容许的范围内。


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