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摘要：機器人運動系統(tǒng)作為機器人系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，其重要性不言而喻，因為它影響著機器人的主要性能，因此為了提高機器人的質量，對機器人進行運動學分析和仿真是不可或缺的。本次畢業(yè)設計主要對KUKA機器人的三維仿真進行了一系列的分析，主要是以下幾個內容：(1)研究了機器人運動學仿真的背景意義及發(fā)展趨勢。(2)通過對齊次坐標變換理論的研究,說明了KUKA機器人結構及參數(shù),并且建立了相應的D-H參數(shù)模型,最后求解方程式得到了正運動學模型和逆運動學的解析解。(3)使用MATLAB中的Robotics Toolbox驗證了上述解析解的正確性,并得到了其中可能存在的四種逆運動學的解。(4)在以上基礎上,對機器人進行了軌跡規(guī)劃研究,通過對比機器人關節(jié)空間軌跡規(guī)劃和笛卡爾軌跡規(guī)劃的特點,分別進行了兩種軌跡規(guī)劃的研究，因此得到了機器人的兩種軌跡模型，并分別對其進行仿真，由仿真結果可驗證軌跡規(guī)劃模型的正確性。此外,我們還得到了關節(jié)空間軌跡規(guī)劃的運動學曲線,包括位置、速度和加速度曲線。由仿真結果我們不難得出,通過使用三次樣條插值函數(shù)法,有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使機器人能到達預定位置。同時，它可以幫助進行工業(yè)機器人的機械結構設計，并進行運動學性能評價和優(yōu)化設計，不僅KUKA機器人的研發(fā)周期大大減少，所投入的資金也比以往少了不少，更是對機器人的發(fā)展具有莫大的幫助?？傊ㄟ^利用MATLAB平臺強大的計算能力我們可以實時計算得到機器人的正逆運動學和軌跡規(guī)劃結果,實現(xiàn)了仿真平臺的實時性[1]。 關鍵詞:KUKA機器人；Robotics Toolbox；運動學仿真；軌跡規(guī)劃；實時性
目錄 摘要 ABSTRACT 第一章 緒論-1 1.1 研究背景及意義-1 1.2 國內外發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢-2 1.3 本文研究基本內容及方向-3 第二章 KUKA機器人運動學分析-4 2.1 D-H參數(shù)法-4 2.2 KUKA機器人參數(shù)-4 2.3 連桿坐標系之間的坐標變換-5 2.4 正運動學方程-6 2.5 逆運動學求解-7 第三章 KUKA機器人的建模與仿真-13 3.1軟件介紹-13 3.2仿真過程-13 3.3 構建機器人仿真模型-14 3.4 KUKA機器人正逆運動學仿真-15 3.4.1就緒狀態(tài)下-15 3.4.2 標準狀態(tài)-16 3.4.3 伸展狀態(tài)-17 3.4.4 零角度-18 第四章 KUKA機器人軌跡規(guī)劃-21 4.1關節(jié)空間軌跡規(guī)劃-21 4.2笛卡爾空間規(guī)劃-23 結束語-26 致 謝-27 參考文獻-28 |
