机械手圆弧位姿轨迹规划算法的实现.pdf

简介：
本文探讨了针对机械手在进行复杂操作时，如何有效规划其圆弧路径运动的问题，并提出了一种新的圆弧位姿轨迹规划算法。该算法能够提高机械手动作的精确度与灵活性，特别适用于需要高精度作业的场景。文中详细描述了算法的设计思路、实现步骤以及实验验证过程，旨在为相关领域的研究提供参考价值。 机械手的空间圆弧位姿轨迹规划是机器人技术中的核心问题之一，在执行焊接、喷涂、装配及微操作等高精度任务时尤为重要。这一过程需要保证机械手末端精确且流畅地沿预定路径移动，确保其位置和姿态的连续性和平滑过渡。 本段落提出了一种新的方法来解决这个问题。首先在位置规划方面使用齐次矩阵表示空间圆弧上的点，并通过归一化角速度曲线插值以实现平滑运动轨迹。这种方法能够保证所有计算出的位置都在指定的圆弧上，从而提高路径精度。 姿态规划部分则采用四元数和分段三次有理插值保形样条函数相结合的方法来确保机械手在改变姿态时具有二阶连续性（C2），这对于保持其稳定性和精确度至关重要。相较于传统的旋转矩阵方法，使用四元数可以避免万向节锁问题并提供更准确的旋转描述。 通过实验验证证明了该技术的有效性，在高精度和稳定性要求的应用场景中有着重要的应用前景。此外，这种方法得到了国家科技重大专项的支持，表明其在科学研究和技术发展中的重要地位。 综上所述，机械手的空间圆弧位姿轨迹规划是一项复杂的工程技术挑战，需要综合运用齐次矩阵与四元数等数学工具来实现精确控制和流畅操作，在各种高精度工业应用中具有广泛的应用潜力。