冗余机器人的运动学及轨迹规划的研究

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摘要

第一章 绪论

第一节 选题背景和意义

第二节 冗余机器人运动学的发展现状

1．2．1 逆运动学的几何解析解法

1．2．2 逆运动学的代数解析解法

1．2．3 逆运动学的数值解法

第三节 机器人轨迹规划的发展现状

1．3．1 关节空间的轨迹规划

1．3．2 笛卡尔空间的轨迹规划

第四节 本文研究内容

第二章 基于空间几何方法的冗余机器人优化姿态求取

第一节 引言

第二节 问题描述

第三节 末端矩阵的表示及优化条件的确立

2．3．1 末端矩阵的参数表示

2．3．2 优化条件的确立

第四节 基于几何法的优化姿态的求取

2．4．1 简化情况

2．4．2 一般情况

第五节 仿真与实验验证

2．5．1 优化末端位姿矩阵的求解验证

2．5．2 优化条件下的关节角速度及手臂动能的验证分析

2．5．3 机器人的轨迹规划仿真

2．5．4 实验验证

第六节 本章小结

第三章 冗余机器人逆运动学解的求取及优化

第一节 引言

第二节 空间操作臂介绍及正运动学分析

第三节 基于旋量理论的操作臂逆运动学的求解

3．3．1 逆运动学分析

3．3．2 奇异性分析

3．3．3 关节限位的处理

第四节 逆运动学冗余解的优化

3．4．1 优化算法介绍

3．4．2 优化算法的计算时间复杂度分析

第五节 仿真与实验

3．5．1 关节限位处理

3．5．2 轨迹规划验证

第六节 本章小结

第四章 关节空间下最小加速度的轨迹规划

第一节 引言

第二节 问题描述与符号说明

4．2．1 MATP问题描述

4．2．2 符号说明

第三节 简化的运动规划

4．3．1 SMP问题分析

4．3．2 求解SMP问题

第四节 不考虑速度限制的轨迹规划

4．4．1 问题分析

4．4．2 求解不考虑速度限制的轨迹规划

第五节 考虑速度限制的轨迹规划

4．5．1 最短时间的简化运动规划

4．5．2 MATP问题求解

第六节 考虑关节限制的轨迹规划

第七节 仿真与实验验证

4．7．1 与时间最优轨迹规划的对比

4．7．2 与最小jerk轨迹规划的对比

4．7．3 应用到仿人乒乓球机器人

4．7．4 仿人机器人足部的受力情况对比分析

第八节 本章小结

第五章 笛卡尔空间轨迹规划的一般解决方法

第一节 引言

第二节 问题描述及分析

第三节 笛卡尔空间轨迹规划的一般解决方法

5．3．1 正运动学的矩阵表示与向量表示之间的转化

5．3．2 任务描述

5．3．3 传统的轨迹规划方法分析

5．3．4 改进的轨迹规划方法

第四节 奇异性处理

5．4．1 阻尼最小二乘法

5．4．2 举例

第五节 轨迹规划与逆运动学的联系

第六节 本章小结

第六章 结论与展望

第一节 本文工作总结

第二节 后续工作展望

参考文献

致谢

个人简历