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基于遗传算法的最优弧焊机器人过渡轨迹规划

作　者: 张立
导　师: 汤哲
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 过渡轨迹规划遗传算法焊接机器人电脑数控
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 141次
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内容摘要

随着工业自动化程度的提高,工业机器人成为近年来研究和应用的热点,而机器人的运动轨迹规划又是机器人控制系统的一项基本目标和任务,运动轨迹的连续性和平滑性,直接影响机器人的工作效率、能耗以及使用寿命。轨迹规划是自动化设备(例如：机器人,数控设备等)控制系统的一项基本任务。通常情况下,机器人的运动轨迹是由运动段和过渡段组成的。运动段是一条直线、圆弧或者椭圆形状,过渡段则是在不同形状的运动段之间切换时的轨迹。轨迹的平滑性是机器人运动轨迹的重要特性,机器人运动的轨迹越平滑,受到的冲击和振动越小,其能耗也越小。为了保证运动轨迹的平滑性,通常采用高阶多项式来计算运动段或者过渡段轨迹。对于一些应用型工业机器人(如弧焊机器人)来说,为了保证焊接质量,其运动轨迹必须是连续不间断的,其运动速度要求是恒定的。当机器人运动时需要从直线轨迹变换成圆弧轨迹时,一般采用圆弧作为其过渡段运动轨迹,以保证位移和速度的连续性,但仍然存在加速度上的不连续,造成机器人本身受到冲击。为了降低这种不连续性,需要为过渡圆弧轨迹设置更大的半径,以保证加速度上的连续,但是半径过大,会导致运动轨迹误差过大。为了达到最佳过渡轨迹效果,本论文对弧焊机器人的过渡运动轨迹进行研究,提出了一种通过遗传算法来生成一条可保持恒定运动速度的最优化过渡轨迹,尽可能在保持过渡段加速度连续性的同时,减小轨迹误差。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 工业机器人概述  8-10
    1.1.1 机器人的轨迹规划  8-9
    1.1.2 机器人轨迹规划的目标  9-10
    1.1.3 弧焊机器人的过渡段轨迹规划目标  10
  1.2 机器人过渡轨迹规划的研究  10-12
    1.2.1 弧焊机器人的轨迹规划研究  10-11
    1.2.2 弧焊机器人的过渡轨迹规划研究  11-12
  1.3 论文的研究内容和意义  12-13
    1.3.1 本论文研究内容  12-13
    1.3.2 研究意义  13
  1.4 论文的组织结构  13-15
第二章机器人数学模型分析  15-20
  2.1 实验平台  15-16
  2.2 机器人运动学  16-18
    2.2.1 工业机器人动力学分析  16-17
    2.2.2 ABB机器人结构参数  17-18
  2.3 机器人动力学模型  18-19
  2.4 小结  19-20
第三章基于多项式的过渡轨迹规划研究  20-28
  3.1 问题描述  20-21
  3.2 样条函数插值法  21-23
    3.2.1 样条插值求解  21-23
    3.2.2 样条插值结果分析  23
  3.3 Hermite插值法  23-27
    3.3.1 Hermite插值多项式求解  24-25
    3.3.2 误差计算  25-26
    3.3.3 Hermite插值结果分析  26-27
  3.4 结果比对  27
  3.5 小结  27-28
第四章圆弧形过渡轨迹规划研究  28-32
  4.1 基本概念与数学模型  28-29
    4.1.1 数学模型  28-29
    4.1.2 圆弧过渡段轨迹  29
  4.2 问题求解  29-30
  4.3 计算结果  30-31
  4.4 小结  31-32
第五章遗传算法在焊接机器人最优过渡轨迹规划中的应用  32-38
  5.1 遗传算法  32-34
    5.1.1 遗传算法概述  32
    5.1.2 遗传算法定义  32-33
    5.1.3 遗传算法的特点  33
    5.1.4 遗传算法一般求解过程  33-34
  5.2 遗传算法在弧焊机器人过渡轨迹规划中的应用  34-35
    5.2.1 最优弧焊机器人过渡段运动轨迹的生成  34-35
  5.3 实验过程  35-37
    5.3.1 实验参数  35
    5.3.2 实验结果  35-37
  5.4 小结  37-38
第六章结论与展望  38-40
  6.1 本文总结  38
  6.2 研究工作展望  38-40
参考文献  40-45
致谢  45-46
攻读学位期间主要的研究成果  46

基于遗传算法的最优弧焊机器人过渡轨迹规划

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