文档介绍：东南大学
硕士学位论文
机器人运动规划方法的研究及仿真实现
姓名:王小忠
申请学位级别:硕士
专业:控制理论与控制工程
指导教师:孟正大
20040905
昼殳可冢摘要查堕查兰堡主兰篁堕塞本文围绕机器人运动规划方法展开研究,主要论述了碰撞检测方法和路径规划方法,并对序列规划方法作了简要介绍;同时,本文阐述了碰撞检测和路径规划的仿真实现方法,给出了仿真结果,并对仿真结果作了比较分析。在绪论里,对离线编程系统的关键问题进行了思考,着重讨论如何确保仿真无误的程序在文中介绍了伪平移距离算法,并就如何利用伪平移距离进行碰撞检测作了洋细的论述。路法,并提出两种新的路径规划算法:中值检测算法和非线性优化算法:同时,对各种算法的关用方法三个方面进行了详细的论述,最后,给出了机器人碰撞检测和路径规划的仿真结果,结果表明:假设修正法计算量大,成功率高;中值检测法计算鼍小,规划时间短,成功率高:真实系统中也能无误运行。径规划方法是研究的重点,在简要介绍现有路径规划方法的基础上,着重论述了假设一修正算键性问题进行了讨论。另外,本文阐述了碰撞检测和路径规划的仿真实现方法,从算法设计、用户界面设计和调非线性优化算法规划得到的路径较优,计算量较大,成功率较低。关键词:机器人,运动规划,碰撞检测,路径规划,序列规划
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第一章绪论§问题的提出本文将围绕机器人运动规划方法展开讨论,若无必要,我不再论述有关机器人的任何已经收进教科书的内容。对于和本文有承前继后关系的理论和算法,为了使论文具有完整性和可读性,。在进入正题之前的绪论里,将论述机器人离线编程的关键问题,具体内涵以及对这些问题的总体思考,这些思考对于理解机器人离线编程的本质是至关重要的,同时阐明本文所要解决的问题。任何方法都是用于解决问题的,问题多种多样,除了纯理论问题,一般来说都是和实际相关联的。所提出的方法是否合用,就要看它对于解决实际问题是否有效。本文所涉及的问题是有关工业机器人应用的实际问题。机器人的工作点进行示教,然后通过再现使机器人按照示教的程序完成千篇一律的工作。离线编程要解决的问题就是:能否把楚个示教再现过程在计算机上仿真出来,解决在线编程中的难题,如碰撞的避免,并把仿真无误的程序下传给机器人控制器。使机器人按照仿真的过程运动离线编程的目标也就是解决这个问题。显然,这个问题过于庞大,我们必须对这个问题进行细化。大致上可以细分为如下几个问题:如何确保仿真无误的程序在真实系统上也能无误地运行,如何在仿真系统里检测碰撞。动学计算,轨迹箍补,运动仿真等内容。对这些问题,在研究过程中,本人解决了运动学正逆其他问题,都由我的师兄纪晨和黄永华解决了。实系统里却不能准确到达工作点,或者发生碰撞,这样的结果无疑是惨重的失败。一般来说,这个问题包含两个方面,一是如何精确定位工作点,二是如何保证无碰撞在仿真系统和真实系统内的一致。总之,问题的解决是整个系统能否应用到实际中的关键,若不能解决这个问题,一切都只能是纸上谈兵,毫无意义。关于这个问题,将在下一节作进一步的讨论。问题和将成为本文讨论的主要内容,说到底,本人一年来所思考并尝试解决的也正是这两个问题。我们知道,在现实的示教再现过程中,机器人有可能和周边环境发生碰撞,作为电动控制的刚性物体,发生碰撞的后果往往是非常严重的,避免示教及再现过程中发生碰撞成为操作工人在示教过程中必额注意的问题,这里要说明一下,示教过程中不发生碰撞并不意味着再现过程不发生碰撞,这是两个问题。如何避免碰撞,现实情况墒炝饭と说慕慎小心来保证,可是,人难免犯错误,危险始终是存在的,丽危险是必须躲决韵。工业机器人技术发展到现在,自动化的要求越来越高,离线编程技术也就应运而生。离线编程是为了解决什么问题呢酝抑钡较衷谖V梗僮鞴と嘶旧隙际峭ü谙弑喑潭以完成工作。如何对真实系统进行仿真。如何在仿真系统里进行路径规划并避免碰撞。如何把仿真程序下传给机器人控制器。以上这些问题都是离线编程系统所必须解决的问题,,尤其是求逆问题中的重解问题和奇异解问题,在第四章中将对这些问题进行论述;问题关系到整个系统能否应用到实际中去,如果在仿真系统中运行无误的程序,在真东南大学硕士学位论文
医磊—坠一丽弧R驳嬉籢:磊****!!!!!【——————————.——~!!!!!!!!!!!!!猨§仿真系统和真实系统的关系对于仿真系统,同样存在如何检测和避免碰撞的问题,如果把发生碰撞的程序传给机器人控制器,使机器人按照仿真程序运行,那么后果同样是严重的。现在的问题就是如何解决问题和,根据本人调查,对这两个问题,现在的一些离线编程系统都是由