1. 研究目的与意义
随着机械制造智能化和科技的飞速发展,机械臂凭借着高效率、高生产质量等优势被广泛用于焊接、搬运、分拣等生活及生产中。
现如今的机械臂为适应各种复杂与特殊的工作环境,对机械臂运动系统的要求也越来越高,在这其中轨迹规划又是机械臂运动系统中最重要的环节之一,也是运动控制的基础,其直接决定了机械臂的工作质量。
因此,高效可靠的轨迹规划能很好的提高整个运动系统的稳定性能。
2. 课题关键问题和重难点
机械臂的路径搜索效率和稳定性是一个关键因素，对于机械臂来说合理的轨迹规划更是关键问题和难点。
规划一条无碰撞且高效的轨迹来获取和放置物品是一项不简单的任务，优秀的轨迹不仅可以平滑运动，还可以节省能量，同时通过保持活动更长时间，还可以减少执行器的损坏以及由于运动中产生的卡顿。
在实际工作中机械臂往往会面临各种动态变化尤其是周围环境中的障碍物，如何尽可能的用一套的控制规则去规划和避障就显得尤为重要。
3. 国内外研究现状（文献综述）
说到机器臂，最常用的关键词是路径规划和轨迹规划。在大多数情况下，通过路径规划，考虑了机械臂的空间位置与方向，而轨迹规划则包括了速度和加速度等[1-3]。路径规划的目标是使路径与障碍物的距离尽量远同时路径的长度尽量短；轨迹规划的目的主要是机器臂关节空间移动中使得机器人的运行时间尽可能短，或者能量尽可能小。轨迹规划在路径规划的基础上加入时间序列信息，对机器人执行任务时的速度与加速度进行规划，以满足光滑性和速度可控性等要求[1-3]。
机械臂的路径规划一般是在机械臂的操作空间中进行的，例如在给定环境下为机械臂规划出一条安全的无碰撞路径。根据可利用的环境信息完备性的不同，机械臂的路径规划又分为全局路径规划和局部路径规划[4-5]。全局路径规划一般是基于静态环境的全局信息规划出静态的全局安全路径，全局路径规划一般也称为离线规划或静态规划。局部路径规划一般是基于机械臂周围的局部环境地图并结合传感器实时采集的信息规划出机械臂的动态局部安全路径，局部路径规划又称为在线规划或动态规划[2-5]。如果机械臂要在大的空间范围内运动，一般需要采用全局路径规划与局部路径规划相结合的方式。
在避障等一些机械臂的应用场景下，一般都是先在任务空间中对多轴机械臂的末端进行路径规划，得到的是末端的运动路径点的数据[4]。这条轨迹只包含位置关系，并没有告诉机器人应该以怎样的速度、加速度运动，这就需要进行带时间参数的轨迹规划处理，也就是对这条空间轨迹进行速度、加速度约束，并且计算运动到每个路点的时间[5]。所谓轨迹，是指机械臂在运动过程中的位移、速度和加速度。
4. 研究方案
本课题是以UR3机器人实物为研究对象，使用深度摄像头作为传感器，基于ROS实验平台，建立其运动学模型和运动控制和其轨迹规划控制的相关算法并给予实施。同时最终需要上机联调，对接其他组员在机械臂上的功能。
1.计算机械臂DH参数，建立运动学模型
根据现有资料学习并确定对机械臂使用标准DH方法建模还是改进DH方法建模，然后推导出机械臂的运动学正解和逆解。有了机械臂的运动学理论模型，再考虑如何使用编程思想将实现，在ROS平台上进行模拟实验和学习，为之后的机械臂运动控制和规划规划做好基础。
5. 工作计划
2月第1周：
学习并建立使用改进DH模型建立机械臂的运动学模型。
2月第2周-第4周：
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
