六自由度機械臂空間軌跡規(guī)劃方法研究.pdf

1、機械臂軌跡規(guī)劃是機械臂控制系統(tǒng)中的重要組成部分。其任務是通過規(guī)劃機械臂運動過程中的位移、速度和加速度，使機械臂運動平滑穩(wěn)定，減少沖擊振動，提高機械臂的可靠性和工作效率。本文以實驗室六自由度機械臂為研究對象，研究了機械臂的正逆運動學及基于關節(jié)空間的軌跡規(guī)劃方法。
　　首先，對機械臂進行運動學分析，求解機械臂的運動學正解和運動學逆解。以實驗室六自由度機械臂REBot-V-6R-650為研究對象，使用基于Matlab平臺下的Roboti

2、cs工具箱建立了六自由度機械臂的模型，作為后面軌跡規(guī)劃的基礎。并用運動學的正解和逆解驗證了所建模型的正確性。
　　其次，重點分析了機械臂在關節(jié)空間中軌跡規(guī)劃的三種實現(xiàn)方法：五段三次多項式插值方法、3-5-3多項式插值方法及4-3-4多項式插值方法。經(jīng)過仿真結(jié)果分析可知五段三次多項式插值方法能保證軌跡平穩(wěn)運行，但計算量較大；而3-5-3多項式插值方法計算量小，但軌跡運行不平穩(wěn)；4-3-4多項式插值方法既可以保證軌跡平穩(wěn)運行，又節(jié)省時

3、間。因此本文選取4-3-4多項式插值的方法進行六自由度機械臂的軌跡規(guī)劃，并在MATLAB中進行仿真實驗。
　　然后，利用粒子群算法結(jié)構簡單、參數(shù)易調(diào)整的特點，提出了關節(jié)空間基于粒子群的時間最優(yōu)4-3-4多項式插值軌跡規(guī)劃算法。為了縮小搜索范圍，直接在優(yōu)化目標空間搜索，避免了構造粒子群算法計算自變量和因變量映射的步驟，降低了搜索維數(shù)，簡化計算。運用優(yōu)化后的算法進行六自由度機械臂軌跡規(guī)劃仿真，驗證了該方法在運行時間和運行平穩(wěn)度上的優(yōu)點