6R机器人轨迹规划及其在焊接中的应用.pdfVIP

维普资讯 2O 机器人 专题论文 机《械设计}2002年 lO月Nol0 文章编号：1001—2354(2002)10—0020—04 6R机器人轨迹规划及其在焊接 中的应用 张凯，刘成 良，付庄，曹其新，殷跃红 (上海交通大学 机械工程学院，上海 200030) 摘要 ：分析了关节坐标空问和直角坐标空间轨迹规划的特点，给 出了轨迹规划的仿真算法，并进行 了仿真分析。针 对 IVEGO横梁的焊接 ，进行 了机器人的轨迹规划。规划轨迹平滑连续，无抖动与停顿，可以保证机器人正常工作。规划 结果表明所采用的方法是正确的。 关键词 ：机器人 ；轨迹规划；仿真 中图分类号：TP391 文献标识码 ：A 位姿、速度、加速度与连续性等。在满足约束条件下， 1 引言 可选取不同类型的关节插值函数。常用的插值 函数 有：三次多项式插值、高阶多项式插值及用抛物线过渡 机器人轨迹规划是使机器人在规定时间内，按一 的线性插值等。各关节函数之间是相互独立的，且不 定的速度及加速度 ，从初始状态移动到某个规定的 目 会发生机构的奇异性问题 。 标状态。轨迹规划涉及 3个问题，首先是任务描述，主 2．1．1无中间点的PTP运动 无 中间点的PTP运动指机器人的手部运动时，由 要是对末端执行机构的运动路径和轨迹进行确定 ；其 机器人起点某位姿运动到终点另一位姿时，手部不经 次是利用计算机语言描述所确定的轨迹；最后是实时 过任何中间位姿点的运动。设机器人的起始位姿为 计算，即根据位置、速度及加速度生成运动轨迹。轨迹 ， 此时位姿的几个关节角度为 q( = l，2，…，6)。 规划可以在关节空间中进行，也可以在直角坐标空间 进行。在关节空间中进行轨迹规划时，将关节变量表 经过时间 t，后 ，机器人手部不经任何其它的中间点直 示为时间的函数，用其一、二阶导数描述机器人的运 接到达 目标位姿T3，相应的关节位置为q(i=l，2， 动。在直角坐标空间中进行轨迹规划时，机器人末端 … ． 6)。为了使机器人的运动快速协调，须找出光滑函 执行器在直角坐标空间作某种定义的函数轨迹的规 数 q(t)。 划，它将手爪位姿、速度、加速度表示为时间的函数，而 如三次多项式插值 ： q(t)=a0+alt+n2t+n3t 相应的关节位置、速度及加速度由手爪信息导出。由 关节运动从静止起点开始运动到终点静止结束，4 于关节的驱动，须将空间约束转换到关节，用某一函数 个系数可由起始点和终止点的约束条件求得。 描述产生一参数化轨迹 以满足关节约束 ，并尽量逼近 2．1．2 带中间点的P1nP运动 空间路径。在分析这两种方法的基础上 ，就实际焊接 一 般情况下，机器人的运动要经过一些中间点，并 机器人的轨迹规划进行了研究。针对 IVECO横梁的 希望机器人能够平稳地通过 中间点，以便机器人迅速 焊接 ，进