双臂移动机器人移动平台及双臂协调路径规划研究

摘要

随着机器人技术的发展，移动机器人特别是双臂移动机器人在工业制造领域、核工业、军事侦察、服务业、医疗器械、航空航天、基因工程等诸多领域的应用越来越广。双臂移动机器人具有良好的机动性，比固定机械手具有更广阔的运动空间，更强的灵活性，比单臂移动机器人具有更大的优越性和更广的应用场合，双臂可以相互协调、相互配合的搬运形状复杂的物体，进行装配作业等等。路径规划是提高机器人智能化、自主化的一项关键技术，受到国内外学者的广泛关注，所以对双臂移动机器人移动平台及双臂协调进行路径规划具有非常重要的意义。
　　本文结合双臂移动机器人国内外研究现状和现实需求，对双臂移动机器人移动平台进行了设计，建立了双臂移动机器人整体模型，对双臂移动机器人的工作场景进行了建模。对双臂移动机器人移动平台和双臂协调分别进行了运动规划。设立了双臂移动机器人从起始位置到达作业区域然后双臂夹持移动目标物体的作业任务，要求机器人首先避开障碍物迅速到达作业区域，通过双目视觉定位得到目标物体的坐标位姿信息后，双臂把持目标物体并协调移动目标物体。在分析A星算法、蚁群算法各自在移动机器人路径规划中的优缺点的基础上，提出了双臂移动机器人移动平台A星蚁群算法相结合的最优路径规划方法，然后用该算法对双臂移动机器人移动平台进行了路径规划，并对算法进行了仿真。建立了双臂移动机器人双臂运动学模型。运用笛卡尔空间的轨迹规划算法对双臂移动机器人的双臂进行了运动规划，运用四次多项式插值的方法使关节的运动速度平滑，最后使用MATLAB软件对算法进行了仿真。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究现状

1．4 存在主要问题

1．5 本文主要研究工作

2 双臂移动机器人总体方案设计

2．1 引言

2．2 双臂移动机器人移动平台设计

2．3 双臂机械手设计

2．4 双臂移动机器人整体外观及工作场景建模

2．5 本章小结

3 双臂移动机器人移动平台路径规划

3．1 引言

3．2 基于A星算法的路径规划

3．3 基于蚁群算法的路径规划

3．4 融合算法

3．5 仿真结果分析

3．6 移动平台融合算法路径规划

3．7 本章小结

4 双臂移动机器人双臂运动学模型

4．1 引言

4．2 作业臂结构

4．3 双臂正运动学模型

4．4 双臂逆运动学求解

4．5 双臂移动机器人双臂作业的运动学模型

4．6 本章小结

5 双臂移动机器人双臂协调运动规划

5．1 引言

5．2 双机械臂协调轨迹规划

5．3 双臂碰撞检测

5．4 本章小结

6 双臂移动机器人双臂协调运动仿真

6．1 引言

6．2 仿真实验任务的设定

6．3 双臂协调运动算法仿真

6．4 双臂协调运动算法仿真结果分析

6．5 本章小结

7 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况