工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及編程.ppt

第六章工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃及編程本章涉及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的三個(gè)重要內(nèi)容，即軌跡規(guī)劃和機(jī)器人語(yǔ)言以及機(jī)器人離線(xiàn)編程系統(tǒng)。軌跡規(guī)劃是指根據(jù)作業(yè)任務(wù)要求，確定軌跡參數(shù)并實(shí)時(shí)計(jì)算和生成運(yùn)動(dòng)軌跡。它是工業(yè)機(jī)器人控制的依據(jù)，所有控制的目的都在于精確實(shí)現(xiàn)所規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人具有可編程功能，因此需要用戶(hù)和機(jī)器人之間的接口。為了提高編程效率，出現(xiàn)了機(jī)器人編程語(yǔ)言，它以一種通用的方式解決了人一機(jī)通訊問(wèn)題；機(jī)器人離線(xiàn)編程系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，建立機(jī)器人編程環(huán)境，從而可以脫離機(jī)器人工作現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行編程的系統(tǒng)。由于不占用機(jī)動(dòng)時(shí)間，提高了設(shè)備利用率。而且由于離線(xiàn)編程本身就是CAD/CAM一體化的組成部分，有時(shí)可以直接利用CAD數(shù)據(jù)庫(kù)的信息，大大減少了編程時(shí)間，提高了編程水平。6-1工業(yè)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃6-2機(jī)器人的編程6-1工業(yè)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃一、引言我們指定工業(yè)機(jī)器人執(zhí)行某項(xiàng)操作作業(yè)，往往會(huì)附加一些約束條件，如沿指定路徑運(yùn)動(dòng)及j要求運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等。這就提出了對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行規(guī)劃和協(xié)調(diào)的問(wèn)題。由于運(yùn)動(dòng)軌跡可在j關(guān)節(jié)坐標(biāo)空間中描述，也可在直角坐標(biāo)空間中指定，從而形成了關(guān)節(jié)空間和直角坐標(biāo)空間機(jī)器j人運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃和生成方法。本節(jié)將對(duì)這兩類(lèi)規(guī)劃方法進(jìn)行介紹，重點(diǎn)是關(guān)節(jié)空間規(guī)劃方j(luò)法。3軌跡規(guī)劃涉及到下面三個(gè)問(wèn)題:4(10要對(duì)機(jī)器人的任務(wù)進(jìn)行描述，即對(duì)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行描述。軌跡規(guī)劃器具有簡(jiǎn)化j任務(wù)描述的功能，用戶(hù)不需要寫(xiě)出進(jìn)行某指定作業(yè)的運(yùn)動(dòng)軌跡函數(shù)表達(dá)式，只要求輸入有關(guān)路1徑的若干約束及其簡(jiǎn)單描述。至于規(guī)劃的細(xì)節(jié)問(wèn)題則由系統(tǒng)本身去完成。例如，用戶(hù)可以只給1出手爪的目標(biāo)位姿，讓系統(tǒng)由此確定到達(dá)目標(biāo)的路徑點(diǎn)、持續(xù)時(shí)間、運(yùn)動(dòng)速度等參數(shù)。1(2)根據(jù)所確定的軌跡參數(shù)，如何在計(jì)算機(jī)內(nèi)部描述所要求的軌跡。這主要是選擇習(xí)慣規(guī)2定以及合理的軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)問(wèn)題。，3對(duì)內(nèi)部描述的軌跡進(jìn)行實(shí)際計(jì)算。通常是在運(yùn)行時(shí)間內(nèi)按一定的速率計(jì)算出位置、速量度和加速度，生成運(yùn)動(dòng)軌跡。(噩二、軌跡規(guī)劃的一般性問(wèn)題；通常,工業(yè)機(jī)器人的作業(yè)可以描述成工具坐標(biāo)系r相對(duì)于工作坐標(biāo)系3的一系列運(yùn)j動(dòng)。例如,圖64所示的將銷(xiāo)插入工件孔中的作業(yè),可以借助工具坐標(biāo)系的一系列位姿川=j1,2,.)來(lái)描述。這種描述方法不僅符合機(jī)器人用戶(hù)考慮問(wèn)題的思路,而且有利于描述和生3!A的運(yùn)動(dòng)軌跡。?!:1；精精工具坐標(biāo)系相對(duì)于工作坐標(biāo)系的運(yùn)動(dòng)!來(lái)描述作業(yè)路徑,是一種通用的作業(yè)描述方法。它把作業(yè)路徑的描述與具體的機(jī)器人、手爪或工具分離開(kāi)來(lái),形成了模型化的作業(yè)描述方法。從而使這種描述既適用于不同的機(jī)器人,也適用于同一機(jī)器人上裝夾不同規(guī)格的工具。有了這種描述方法,我們就可以把如圖6-2所示的機(jī)器人從初始狀態(tài)運(yùn)動(dòng)到終止?fàn)顟B(tài)的作業(yè),看作是工具坐標(biāo)系從初始位置丁