将工业机器人应用于切削加工领域是工业机器人未来发展的重要趋势。对国内外机器人轨迹规划技术的细节进行理论剖析、对具体实现过程进行深入研究,期望能够有所收获而对国内工业机器人空间螺旋轨迹规划的研究与实现提供一定程度的启示和借鉴。

(1)描述了机器人的位姿,建立了机器人坐标系。然后针对MOTOMAN UP50工业机器人,应用D-H方法建立运动学方程,并对其进行运动学逆解的求解。

(2)建立空间竖直螺旋线模型,并以此为基础进一步得到空间倾斜螺旋线的结点位姿矩阵。对MOTOMAN UP50工业机器人在进行运动学逆解求解过程中的多解情况,利用在笛卡尔空间中得到的空间倾斜螺旋线结点处的位姿矩阵进行运动学的正反运算,以确定**逆解。

(3)分别用矢量积法和微分法求解了速度雅克比矩阵,并且用具体数据验证了雅克比矩阵的准确性。在关节空间中,求解空间倾斜螺旋线截取结点处的末端执行器的关节位移向量、速度向量和加速度向量即关节运动轨迹后,研究以不同末端执行器速度加工不同直径的工件时,关节运动轨迹的变化情况。

(4)在已知空间倾斜螺旋线各结点处关节运动轨迹的基础上,分别运用五次多项式插值和带抛物线过度的线性插对空间倾斜螺旋线上相邻两结点进行轨迹规划,并用MATLAB进行相应的仿真,将两次规划仿真的理论数据进行比较分析,得出较优插值方法。

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