平面串联机械手的运动合成课程毕业设计设计外文文献翻译、中英文翻译、外文翻译

本科生毕业设计 (论文 ) 外 文 翻 译 原 文 标 题 译 文 标 题 平面 串联 机械手的 运动合成 作者所在系别 作者所在专业 作者所在班级 作 者 姓 名 作 者 学 号 指导教师姓名 指导教师职称 完 成 时 间 2017 年 3 月 北华航天工业学院教务处制 第 1 页 译文标题 平面 串联机械手 的 运动合成 原文标题 者 名 魏艳辉 国 籍 文出处 ， 22， 2， 2015 译文： 摘 要： 本文论述了 平面串联机器人手的运动合成问题 ，快速工作空间的解决方案和障碍物回避路径规划方法，它提出了一种一般形式的运动学反解，不依赖于机器人本身的自由度，通过确定目标向量方向的最大和最小工作空间边界和确定的工作空间极坐标形式的表达方法，最后，根据平面轨迹规划的障碍躲避问题，解决了安全避障的凹凸形式的运动学反解的方法，仿真结果验证了所提方法的可行性和通用性。 关键词： 平面串联机器人 运动学反解 工作空间 轨迹规划 矢量投影 1 引言 串联机械手的平面问题，这一特征点的机器人是可以在两维平面运动的最后一 个系列。运动控制是很容易实现的，其中 A 型机械手每个接头大范围的运动。相当经典的串联机械手由安切洛蒂来配置。例如， 器人增加了第一个旋转接头和第三个关节的基础上的平面结构，满足要求的三维空间机器人的位置，通过正交布局，达到要求空间工作点的位置。先进的平面串联机械手已经应用在一些特殊情况下，如水型机器人臂。 对于空间机器人的运动学分析，将机器人的配置分为多个平面的配置形式。可重构机器人通过一个模块可以自由组合的复杂机器人的配置和地址的运动学分析，动力学分析和轨迹规划问题。为了解决自动重构机器人运动学逆解 、魏等人。 1 提出配置平面的概念。在这个概念中，一个三维的机器人配置被分解成一个二维平面结构，以简化运动学反解问题，实现自动和快速的解决方案的目标。一般情况下，分析的解决方法是很难获得多参数、非线性、强耦合的解决方案，并参与到 6R 机器人运动学反解的代数方程中 2 。人们用半解析方法和解决空间 器人运动学反解问题的一般方法。已经进行了一个运动分析与任何形式的平面结构，从而成为一个可重构机器人系列，是机器人运动分析的关键问题之一。 本文以矢量投影法为研究重点，对平面串联机器人的运动学反解和工作空间的轨迹规 划进行了研究。本研究的目的是获得一个简单的和快速的方法和一般的运动学反解求解的可重构机器人轨迹规划，并提供一个参考的空间形式的串联机械手。 第 2 页 2 自动运动学解 面串联机器人 平面串联机器人主要由旋转接头、平移关节和连杆。考虑到连杆不是一个单一的连接形式，当机器人运动模型建立与基本运动单元的旋转关节，运动的变换 矩阵是是转动关节运动； H 是相邻的旋转接头中心连接杆的长度，其值的变化时，它包括移动节点 一般的平面机械手是串联的形式显示在图 1 结束点的姿态矩阵是： 当 图 1 总平面形状的串联机械手运动 模型 面串联机械臂的自动求解方法 这种方法不包含相当大的平移关节在一个共同的平面串联机械手的构象，但符合空间位置要求或空间冗余任务，机器人关节的过度运动会降低整体控制过程中的性能和刚度特性。 如图 1 所示，平面串联机械手的运动学反解可以分为两个部分，即姿势和位置的要求。具有冗余形式平面串联机器人（三自由度以上），他们的姿势的要求是 第 3 页 第 N 1 接头部分必须保证 N 接头运动范围的条件下。结束姿势要求可以通过最后一个旋转接头来实现的，其位置的要求可以通过组合第一 N 1 接头实现。对于平面串联机器人的自由度小于或等于 3，它的三个关节都需要满足的姿势岗位要求，它可以解析求解应用式（ 2）。我们利用向量投影法求解平面机器人的各种表单自动满足以下约束： 在 P是结束向量的范数； 用联合杠杆臂的投影之间的比例和关节臂。考虑向量投影的方向， 示如下： 是关节臂和目标点矢量之间的夹角 图 2， P 点目标点。如果联合 N 固定长度的 合体育中心的空间位置是可以计算出来的。因此，整个计算是一个组合的前 n 1 接头后，接头的 N 1 配合中心联合 N 图中的结束，没有一个固定的长度，移动节点的存在，利用最短的长度。联合我 的关节 n + 1 的杠杆臂之间是一个最大长度的状态，确保吉 + 1 约长度最大，中心节点图 n 计算，这是初步 jn。 图 2 运动学求解过程 自动计算被阐明如下： （ 1）在关节运动的情况下，最大限度的投影量。 找到点（ ji + 1）与 + 1 与 jn，如图所示， ji + 1 与， ji + 1 jn 相比；如果 ji + 1 jn ji + 1，自动计算；如果 ji + 1 jn ji + 1，进行下一步。 （ 2）在关节运动的情况下，逆投影量的范围。 找到最大点（ J i + 1）与 + 1 与 jn，如图所示。 J + 1 与 J + 1 jn 相比；如果 J + 1 jn J， + 1，自动计算，关节运动在允许范围的情况下， J + 1 j则，进行下一步。 （ 3） + 1 关节调整到 N 1 关节运动使 J + 1 的长度是最短的。 J + 1 与 J 第 4 页 + 1 jn 相比；如果 j + 1 jn J + 1， J + 1 的长度是根据位置的要求；如果 J + 1 jn J + 1，逆投影量最大值点 J + 1jn， + 1 节自动计算。 从第一关节开始，一个固定的周期可以满足要求，在机器人运动学逆解。 3 自动解算的工作区 机器 人的工作空间，可以显示机器人的工作范围，是评价机器人的重要指标，然而，平面机器人的工作空间与机器人的工作空间是不同的。组成关节的运动范围也不同。因此，我们获得的工作是复杂的，会形成一个复杂的区域，这是由三，如图 3 所示。这一特征使工作空间的解决方案很难获得。 图 3 工作区采用多域 为解决机器人工作空间主要包括分析、图形的方法和数值方法 4 。在分析方法中，工作空间的边界是由多个信封决定。然而，这种方法是复杂的，普遍应用于机器人的关节。图解法求解边界工作空间，我们可以得到各种相交的线或相交的表面。这种方法是有 效的但也是由自由度的数目有限，当节点的数量是很大的，我们应该通过组 6 处理。数值计算方法是基于极值理论和优化方法来计算机器人工作空间的边界曲面的特征点，这是用来构成边界曲线和形状的边界表面。代表结果的搜索方法，迭代法和蒙特卡罗 7 9 。为了计算串联机器人定姿态工作空间，提出了一种基于二进制逼近原理的快速搜索方法 基于上述方法，每一种方法的目的是利用该区域的自动求解工作区的边界的确定，如图 3 所示，以方便快速评价工作区的平面串联机械手和快速匹配的配置平面的可重构机器人，我们通常会给平面矢量来解决这个位置，机 器人可以实现对矢量。在本文中，我们使用了一种方法的基础上的工作空间矢量的空间矢量的情况下，在这个向量的工作空间边界迅速确定。 4 轨迹规划方法 轨迹规划的目标是规划理想的任务和关节空间的运动轨迹，使机器人运动速度快，精度高，运动点效率高，轨迹跟踪精度高，满足路径、障碍和运动学约束。 第 5 页 避障是轨迹规划的一个关键问题。通常采用的方法是规划机器人空间轨迹的终点会议空间避障要求，使用机器人的运动学反解求解各空间点的每个关节的价值。调整速度和平移关节加速度使机器人能达到更好的运动效果。实现避障任务更好，许多研究已经简化了 壁垒概述由包络圆。参考文献 12 ，阻挡接近一点，以最小的点与杠杆臂之间的距离作为避障的基础，该方法扩展了障碍物的空间，减少了实际工作环境中的实际机器人的工作空间机器人的可操作性。使用新的双向快速探索随机树算法对复杂空间躲避障碍物的轨迹规划。这些算法不需要运动学反解计算方法，但我们可以通过扩展树方法实现空间避障任务。 人提出一种自动轨迹规划确定平滑，为中存在的障碍，一个 五 自由度机械手抓放操作的最小时间和无碰撞轨迹。该计划是能够处理的轨迹与不通过点和痕迹的光滑，无碰撞，近段时间最优轨迹，不仅 为机器人的端部执行器，但也为它的链接确保无碰撞轨迹。 人。提出一个简单而有效的路径规划策略，目标是代表机器人的配置空间的障碍，表示允许获得一个有效的和准确的轨迹规划和跟踪，以及一个专用的碰撞检测规则的机器人与障碍物之间。 第 2 节描述机器人运动学求解方法。当空间障碍存在，其空间轨迹规划。干扰与障碍的发生，如图 4 所示。 图 4 平面障碍配置运动反解回避问题 我们继续使用 2 节的仿真实例，其中机器人从初始点移动到目标点，图 8 中的区域 1 由实际障碍形成的，考虑机器人的尺寸和安全距离，我们展开 1 区的距离 ，形成安全的避障区 2，根据运动学反解在轨迹规划过程中，机器人的结构形式表现出明显的干扰，从而平衡运动学反解的自动解和避障问题。 5 结论 1）利用矢量投影法和关节约束，求解平面串联机械臂的运动学问题。仿真结 第 6 页 果表明，该方法避免了传统的分析方法，它依赖于机器人的配置和自由度的形式，以及解决速度和精度的问题时，使用数值方法，这种方法也实用和通用。 2）在矢量方向上提出一个工作范围，作为平面机器人的工作空间表达式。 此方法使用一个搜索的方法来解决工作区范围迅速的方向上的设置矢量角。这种方法也自动和快速。此外，该方法是 将三维空间机器人分解为二维平面机器人的基础。 3）通过对平面串联机械手的运动学反解求解方法的改进，实现了轨迹规划 平面机器人工作空间的障碍。仿真结果表明，该方法是通用的和实际的障碍与凸形式。 第 7 页 原文： ， iu i ( 50001， on of as of it a of on of By by on an of of is to of of of of is to in a in a at of a is to in a a of of to on of a by to of in as 第 8 页 be a of To of an et 1 of In a is a to of an to to of in 2 et 3 a a to A of a is of of In of as to a a to a in of 2 . 1 of a is in of a 第 9 页 a is of is is h is of of it of is 1 of 1 of 2 in a 第 10 页 of or of in As 1， of be i e， a of ， n 1 of n be be by n 1 of is or ， to it be q ( 2) We to of p is of ai is of of ai is as i is 2， P is If hn of n is of s be is a of 1 of n 1 n in a to n + 1 is in a of of jn is of n is is jn 第 11 页 2 he is as 1) In of i ji+1) of ji is in ji jn， as 2 of ji+1 jn is of ji+1 jn; if ji+1 jn ji+1 i + 1 is if ji+1 jn ji+1 is 2) In of i ji+1) of ji is in ji jn， as 2 of ji+1 jn is of ji+1 jn ; if ji+1 jn ji+1 is at In of jn is to is 3) I + 1 is to n 1 to of ji+1 jn be of ji+1 jn is of ji+1 jn ; if ji+1 jn ji+1 of ji+1 jn is to if ji+1 jn ji+1 of ji is in ji jn + 1 is a at of 3 of he of is an of of of we is a is of as 3 of to 3 of he 4 In of 第 12 页 by is is to 5 is to of We or is is by of of of is we it by 6 is on to on of to 7 9 In to of a on is 10 on to by of is of of As 3， to of of we to on In we a on of in i e， in in is on is 4 he of is to is a in is to at of to To by 11 12 ， a as of in s et 13 第 13 页 do we by 14 a of by In is in to at et 15 an to a of a 5in of an is to is s et 16 a is to in an a is is as 4 e to ， in to 4 is by s we in k to 第 14 页 of to is to be 5 ) of of is o