DOB技术在六自由度工业机器人轨迹控制中的应用研究 .pdfVIP

DOB技术在六自由度工业机器人轨迹控制中的应

用研究

目录

1.内容概括

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状5

1.2.1六自由度工业机器人技术发展8

1.2.2基于轨迹规划的机器人控制方法9

1.2.DOB控制理论研究进展10

1.主要研究内容与目标11

1.4技术路线与研究框架12

2.六自由度工业机器人运动学及动力学分析1

2.1机器人运动学模型建立16

2.1.1机器人正向运动学分析18

2.1.2机器人逆向运动学求解2

2.2机器人动力学模型推导24

2.2.1机器人动力学方程25

2.2.2质量矩阵与离心力矩阵26

.DOB控制理论及其在机器人应用中的适应性27

.1DOB控制原理概述28

.1.1DOB控制核心思想29

.1.2DOB与传统控制的差异0

.2DOB控制算法实现2

.2.1轨迹生成与变换4

.2.2基于误差反馈的力控制6

.DOB控制在机器人轨迹跟踪中的优势分析7

4.基于DOB的六自由度机器人轨迹规划方法9

4.1工业应用场景下的轨迹需求40

4.2典型轨迹函数设计41

4.轨迹平滑与优化技术4

4..1连续性约束处理46

4..2最小曲率/加速度变化47

5.基于DOB的六自由度机器人轨迹控制实现48

5.1控制系统总体架构设计49

5.1.1硬件平台选型50

5.1.2软件框架搭建52

5.2基于DOB的轨迹跟踪控制器设计56

5.2.1位姿误差测量57

5.2.2力/力矩前馈与反馈合成58

5.实时控制系统实现细节60

6.仿真与实验验证62

6.1仿真平台搭建与模型验证6

6.1.1机器人仿真模型建立66

6.1.2DOB控制器仿真实现67

6.2典型轨迹跟踪性能仿真分析68

6.2.1点到点跟踪仿真69

6.2.2空间曲线跟踪仿真70

6.实验平台搭建与准备72

6..1实验设备组成7

6..2实验环境设置7

6.4实验结果与分析74

6.4.1轨迹跟踪精度实验76

6.4.2动态响应与鲁棒性实验77

6.4.与传统控制方法的对比实验79

7,结论与展望8

7.1研究工作总结84

7.2研究不足与局限性85

7.未来研究方向展望87

1.内容概括

本文主要探讨了数字优化设计（DOB）技术在六自由度工业机器人轨迹控制中的应

用。通过分析和研究，我们发现DOB技术能够显著提高工业机器人的运动精度和工作效

率，尤其在复杂环境下的定位与路径规划方面表现出色。

具体而言，本文首先介绍了六自由度工业机器人的基本原理及其在生产过程中的重

要性。接着详细阐述了DOB技术的基本概念、工作原理以及其在优化设计中的优势。此

外文章还深入讨论了DOB技术如何应用于工业机器人的路径规划和运动控制中，包括但

不限于优化路径选择、减少能耗和提升响应速度等方面的应用实例。

本文通过对比传统方法与DOB技术的应用效果，展示了DOB技术在实际操作中的优

越性和可行性，并提出了未来的研究方向和发展趋势。通过对该领域的深入研究，希望

能为六自由度工业机器人的进一步发展提供有价值的参考和指导。

1.1研究背景与意义

（一）引言

随着现代制造业的飞速发展，工业机器人在生产线上扮演着越来越重要的角色。六

自由度工业机器人因其高精度、高效率和灵活性，在众多领域得到了广泛应用。轨迹控

制作为工业机器人的核心技术之一，直接影响到机器人的运动性能和作业质量。

近年来，随着计算机技术和控制理论的进步,数字光栅投影（DigitalLightSource,

DLS）技术及其在机器人轨迹控制中的应用逐渐受到关注。DLS技术通过精确的光栅投

射和检测，可以实现机器人的精确位置和速度控制。本文将重点探讨DLS技术在六自由