UR机器人运动学分析与轨迹规划研究开题报告

1. 研究目的与意义

UR机器人是一种六关节机器人，目前国内对其机构运动学的研究较少，但随着中国制造强国战略第1个十年行动纲领“中国制造2025”的提出与实施，机器人在各行各业的应用率日益攀升，串联机器人作为典型拟人化机电设备，以其结构简单、控制简单、运动空间大且灵活等特点被广泛应用到各个领域中。随着UR系列机器人在国内应用越来越广泛，众多国内学者开始关注该系列机器人并进行研究。他们建立了各自的UR机器人运动学坐标系，计算出相应的结构参数并做实验证明结果的正确性。但建立的机器人坐标系与厂家建立的机器人坐标系并不一致，这导致在他们各自坐标系下描述的机器人位姿与厂家描述的机器人位姿不相符。由于这种差异，从机器人系统内部读取的力、角速度、角加速度等数据信息与用户得到的数据不匹配，从而导致机器人内部信息无法使用。尤其是在研究机器人轨迹规划等高级应用时，由于坐标系的差别，用户不能直接使用机器人关节信息求取机器人某一时刻的位姿，也不能利用UR机器人操控系统中的机器人位姿信息和用户自行求解的逆向运动学表达式求解机器人关节变量。在目标位姿数目较少的工程中，可通过示教模式进行点对点操作，但这样对机器人的连续轨迹规划时会变得繁琐和不便.

2. 研究内容和预期目标

本课题主要针对UR机器人的运动学分析和轨迹规划的研究，为了能让UR机器人在作业工程中的运动轨迹具有连续、平滑的特性，将会对6自由度机械臂进行运动学分析和轨迹规划，以刚体运动的齐次变换理论为基础，应用D-H法对机器人运动学建模，求出D-H模型参数，并对机器人的正逆运动学进行分析，求得机器人末端执行器位姿与关节空间关节角度之间的关系，最后，利用ADAMS软件进行基于MATLAB的机器人轨迹规划的仿真实验。

希望通过实验得到的运动轨迹是平滑且连续的。

3. 研究的方法与步骤

本课题以ur机器人为研究对象，对机器人的运动学、轨迹规划算法进行研究

研究方法:1.通过dh建模方法建立六自由度机械臂的运动学结构模型。

2.设计改进rrt算法。

4. 参考文献

1.桂林电子科技大学，刘强，杨道国，郝卫东，《ur10机器人的运动学分析与轨迹规划》

2.长春理工大学，马国庆，刘丽，于正林，曹国华，陈李，《基于matlab的ur10机器人运动学分析与仿真》

3.河北科技大学机械工程学院，张付祥，赵阳，《ur5机器人运动学及奇异性分析》

5. 计划与进度安排

1)2022-12-22～2022-2-10查阅文献资料并综述，翻译外文文献；2)2022-2-11～2022-3-17撰写开题报告，对系统所需硬件等进行选型；结合dh建模法用3d建模软件进行ur机器人的立体结构设计；3)2022-3-18～2022-4-10查阅相关资料，进行系统的设计；4)2022-4-11～2022-4-30查阅相关资料，进行控制系统的设计；5)2022-5-1～2022-5-30撰写设计说明书，30日上交毕业设计论文初稿。

6)2022-6-1～2022-6-10修改和完善毕业设计论文，整理所有毕业设计文档资料，上交全部资料的纸质打印稿和电子稿。

7）2022-6-11～2022-6-22毕业设计答辩准备，参加毕业设计答辩。