2010年第5期

文章编号:1001-2265(2010)05-0083-03

控制与检测

搬运机器人的轨迹规划

李伟光,许阳钊

(华南理工大学机械与汽车工程学院,广州 510640)

摘要:用五段三次多项式方法对一种搬运机器人的运行轨迹进行规划,并利用Matlab工具对该方法进行仿真分析。结果表明该方法能使运动轨迹的位置和速度都连续,尤其是加速度也连续,并且能够使机器人按照规定路径运动,保证机器人运行平稳不抖动,顺利避开障碍物,满足设计要求。关键词:三次多项式;搬运机器人;轨迹规划;关节空间中图分类号:TG65;TP242 文献标识码:A

TheTrajectoryPlanningofTransportRobot

LIWei guang,XUYang zhao

(SchoolofMechanical&AutomotiveEngineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,China)Abstract:Thetrajectoryofatransportrobotwasplannedbyusingthemethodoffivecubicpolynomia.lTheemulationalresultofthetrajectoryplanningwasanalyzedusingMatlabtools.Theresultshowsthatthismethodcanmakeacontinuouslysmoothmovingtrajectoryofpositionandvelocityandespeciallyacceleration,makingtherobotrunsmoothlyinaccordancewithapredeterminedpathwithoutjitterandavoidobstaclessuccessfully,meetingdesignrequirements.Keywords:cubicpolynomia;ltransportrobo;ttrajectoryplanning;jointspace

0 引言

机器人轨迹规划的研究始于20世纪60年代末,轨迹规划大致可分为两种:笛卡尔坐标空间的轨

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迹规划和关节空间的轨迹规划。前者虽然概念直观便于理解,可控制机器人在不同点沿一定的轨迹运行,但此方法涉及大量的笛卡尔坐标空间和关节空间的转换和矩阵求逆,计算量大。而后者由于规划函数生成的就是关节值,可直接用于控制机器人运动且关节轨迹易于规划,有许多不同阶次多项式函数及抛物线过渡的线性函数来实现。

本文研究的5自由度搬运机器人采用点到点控制方法,要求完成将电镦机电镦成形后高温的蒜头状气门毛坯从电镦机取出后放入摩擦压力机模具内完成冲压成型的动作,运行过程要求动作连续平滑且能够顺利避开障碍物。为此,必须定义一个连续的且一阶导数和二阶导数均连续的函数。本文采用五段三次多项式方法进行基于关节空间的轨迹规划。

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流程中位姿变化的路径、取向及其速度和加速度变化

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过程的设定,是运动学反解的实际应用。1 1 机器人运动路径描述

机器人运动路径定义为机器人位形的一个特定序列,运动路径的定义是机器人轨迹规划的前提。5自由度搬运机器人结构包括腰部l0、大臂l1、小臂l2、手腕l3、手指l4(末端执行器)五部分,如图1所示。腰部l0和手腕l3分别绕关节1和关节4做回转运动,大臂l1、小臂l2、手指l4分别绕关节2、关节3和关节5

做俯仰运动。

1 轨迹规划

轨迹规划是根据作业要求,对末端执行器在工作

图1 5自由度搬运机器人运动简图

收稿日期:2009-11-19

作者简介:李伟光(1958-),男,华南理工大学教授,博士生导师,研究方向为数控技术、制造业自动化与机电一体化,(E-mail)xuyangzhao2008@

yahoo.com.cn。

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