论文总字数：23340字

摘 要

随着现代工业制造领域的不断发展，工业机器人的作用愈加凸显，其轨迹规划是工业机器人研究的核心内容。本文基于PUMA560六自由度工业机器人，从机器人的发展、数理基础、运动学分析、轨迹规划和Matlab仿真这几个方面进行研究，以期为工业机器人的轨迹规划控制提供相关技术支持，实现有效抓取。

相关内容如下：

（1）介绍机器人学的发展和国内外工业机器人发展现状，明确了研究背景和意义。

（2）建立工业机器人的数学模型，本文相关数学模型均基于PUMA560工业机器人。首先是机器人的位姿表示和坐标变换，接着对其进行标准D-H建模，最后研究正逆运动学，推导公式和计算求解。

（3）研究轨迹规划，包括关节轨迹规划和笛卡尔路径规划。

（4）利用Matlab中的Robotics Toolbox工具箱，对PUMA560六自由度工业机器人进行坐标变换、三维建模，正逆运动学解算和轨迹规划。

关键字：6R工业机器人 D-H建模 运动学分析 Matlab仿真 轨迹规划

Motion Control Planning of 6-DOF Industrial Robot

Abstract

With the development of modern industrial manufacturing, the role of industrial robots is becoming more and more prominent, and its trajectory planning is the core of industrial robot research. This article based on PUMA560 of 6R industrial robots, from the development of the robot, mathematical basis, kinematics analysis and trajectory planning and Matlab simulation study these aspects, so as to provide relevant for trajectory planning of the industrial robot control technology support, to achieve effective fetching.

Relevant contents are as follows:

(1) introduce the development of robotics and the development status of industrial robots at home and abroad, and clarify the research background and significance.

(2) the mathematical model of industrial robot is established. The relevant mathematical models of this paper are based on PUMA560 industrial robot. Firstly, the pose representation and coordinate transformation of the robot, then the standard d-h modeling was carried out, and the inverse kinematics was studied, and the formula and calculation solution were derived.

(3) research trajectory planning, including joint trajectory planning and cartesian path planning.

(4) Using the robot toolbox in Matlab, coordinate transformation, 3d modeling, inverse kinematics calculation and trajectory planning of PUMA560 six-dof industrial robot are carried out.

Keywords: 6-DOF industrial robot; D-H modeling; Kinematics analysis; Trajectory planning; Matlab simulation.

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景和意义 1

1.2 国内外发展现状 1

1.3 本课题主要研究内容 3

第二章 机器人数理基础 4

2.1 位姿和坐标变换 4

2.2 机器人D-H建模 8

2.3 PUMA560机器人正逆运动学方程 11

2.4 本章小结 16

第三章 轨迹规划 17

3.1 轨迹规划概述 17

3.2 关节空间轨迹规划 17

3.3 笛卡尔轨迹规划 22

3.4 本章小结 24

第四章 基于MATLAB的仿真和实验 25

4.1 坐标变换 25

4.2 机器人模型搭建 25

4.3 PUMA560机器人正逆运动学求解 27

4.4 轨迹规划 28

4.5 本章小结 36

第五章 总结和展望 37

参考文献 38

致谢 39

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

机器人是具备编程能力的装置^[1]，其操作手通过内置其中的可编程序进行如搬运、喷涂、码垛等作业。机器人学在近几十年来，发展显著。机器人的推广和使用，对传统的生产制造业带来变革。推动劳动密集型产业向高新技术型产业不断转变，改善人类生产工作环境，缩短产品生产的社会必要劳动时间和提高其品质。降低了人类的劳动强度。在对知之甚少的深海和外太空研究领域，机器人的使用也极大推动了人们认知的脚步。

在工业和农业生产相关作业中，如检验、焊接、喷涂、搬运和装配等。也可以频繁见到机器人的身影，即机器人重要分支之一的工业机器人。近几十年来，也被推广到军事领域、航空领域和服务业中。机器人凭借其任务完成的准确性和对高温高压等恶劣环境的适应性，被运用到越来越多的领域，其发展和应用前景广阔。

六自由度工业机器人是目前常用的工业机器人类型，它具备较少自由度工业机器人的全部能力，比如SCARA工业机器人，也没有因为自身自由度较多的问题而产生机器人的冗余问题，例如控制复杂或资源浪费问题。因上述的自身优点，六自由度工业机器人成为机器人厂商生产的重要组成部分。所以，对该类机器人研究具有较高的实用性和普适性。

对六自由度工业机器人的研究，其中运动控制是必不可少的一个环节。我们需要根据机器人的用途，去设计机器人的运动方式，从而达成控制目标。对机器人运动控制与规划的研究，可以将书中大量的数学表达转化成实际成果，同时该研究也对提高机器人运动控制的稳定性、轨迹规划的准确性具有重要现实意义。

1.2 国内外发展情况

1.2.1 国内工业机器人发展情况

请支付后下载全文，论文总字数：23340字