智能生產(chǎn)線機(jī)械臂上下料軌跡規(guī)劃與仿真*

孫 軍，王煥然，孫詩華

(1.沈陽建筑大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，沈陽 110000；2.中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)研究院遼寧分院，沈陽 110000)

0 引言

隨著科技的發(fā)展，機(jī)械臂在工業(yè)領(lǐng)域上的應(yīng)用愈加廣泛。在智能生產(chǎn)線中機(jī)械臂的應(yīng)用更是能取代大部分人工，其中在搬運(yùn)、噴涂、上下料等較為突出。現(xiàn)如今隨著復(fù)雜工況的更新，機(jī)械臂自由度的數(shù)量也隨之增多，越多自由度的機(jī)械臂越能夠適應(yīng)復(fù)雜的工況，隨之帶來也有控制復(fù)雜度增加等問題。機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃問題一直是機(jī)械臂研究的重要組成，如何合理地規(guī)劃其軌跡，使之能夠節(jié)省時(shí)間、提高壽命、高效工作成為了軌跡規(guī)劃的主要研究對象。因此合理地軌跡規(guī)劃，是高效發(fā)揮機(jī)械臂作用的基礎(chǔ)，軌跡規(guī)劃通常又可分別在笛卡爾空間以及關(guān)節(jié)角度空間中進(jìn)行。笛卡爾規(guī)劃是在笛卡空間規(guī)劃末端軌跡，然后每個插補(bǔ)點(diǎn)再去逆解，計(jì)算對應(yīng)的每個關(guān)節(jié)的角度。關(guān)節(jié)空間的規(guī)劃是對每個關(guān)節(jié)就行規(guī)劃，計(jì)算每個關(guān)節(jié)的插補(bǔ)點(diǎn)。

許多專家及學(xué)者在工業(yè)機(jī)械臂上使用笛卡爾空間進(jìn)行軌跡規(guī)劃[1]，在特殊工況作業(yè)下，可以使用笛卡爾規(guī)劃空間，其最主要的特點(diǎn)是能夠直接確定末端軌跡，但是進(jìn)行笛卡爾空間規(guī)劃需要大量的逆運(yùn)動學(xué)計(jì)算工作，這也是笛卡爾空間規(guī)劃下出現(xiàn)角速度失控的主要原因。本課題研究環(huán)境非特殊工況，故選關(guān)節(jié)空間規(guī)劃進(jìn)行研究。也有一部分學(xué)者選用關(guān)節(jié)空間進(jìn)行規(guī)劃，其最主要具備簡單方便等特點(diǎn)，只需將笛卡爾空間中的點(diǎn)的坐標(biāo)先轉(zhuǎn)化成關(guān)節(jié)空間下的關(guān)節(jié)角度再進(jìn)行規(guī)劃，就可獲得理想軌跡，且不易出現(xiàn)特殊位形。……