机械制造及其自动化专业优秀论文机械制造及其自动化专业优秀论文 PowerCubePowerCube 模块化机器人基于模块化机器人基于测地线轨迹规划的研究测地线轨迹规划的研究关键词：工业机器人关键词：工业机器人 机器人运动机器人运动 轨迹规划轨迹规划 前馈补偿前馈补偿摘要：工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学 科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高，应用 范围很广。机器人的轨迹规划是机器人学中的一个非常重要的研究领域，也是 人工智能与机器人学的重要结合点。 本文是利用现代微分几何中测地线的几 何性质，进行两点之间路径最短（直线）的轨迹规划，并将其应用到 3 自由度 机器人的最优轨迹规划中。首先根据优化目标构造相应的黎曼度量，确定测地 线方程的解析表达式，将测地线方程转化成标准的状态方程的形式，然后再将 转化后的状态方程写成 M 文件的形式；确定测地线起始点处的初始方向，使该 测地线能够过给定的终止点，根据初始条件调用 ODE45 函数解该测地线的微分 方程组。运用前馈+PD 控制理论，当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通 过前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量 的影响。并同时加入 PD 控制环节对误差进行补偿。利用实验平台来验证测地线 轨迹规划方法的正确性。首先设计了一个 PowerCube 模块化机器人，该模块化 机器人由 4 个 PowerCube PR70 模块（每个模块一个自由度）和一个 PowerCube PW70 模块（手腕关节，两个自由度）构成。实验平台是由上述的 PowerCube 模 块化机器人，Bumblebee2 三维立体视觉传感器和两台计算机组成。实验结果表 明：测地线仿真轨迹和 Bumblebee2 三维视觉传感器测量值基本一致。由此证明， 在误差允许的范围内，本课题的基于测地线的轨迹规划方法是正确的。正文内容正文内容工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科 先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高，应用范 围很广。机器人的轨迹规划是机器人学中的一个非常重要的研究领域，也是人 工智能与机器人学的重要结合点。 本文是利用现代微分几何中测地线的几何 性质，进行两点之间路径最短（直线）的轨迹规划，并将其应用到 3 自由度机 器人的最优轨迹规划中。首先根据优化目标构造相应的黎曼度量，确定测地线 方程的解析表达式，将测地线方程转化成标准的状态方程的形式，然后再将转 化后的状态方程写成 M 文件的形式；确定测地线起始点处的初始方向，使该测 地线能够过给定的终止点，根据初始条件调用 ODE45 函数解该测地线的微分方 程组。运用前馈+PD 控制理论，当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过 前馈控制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量的 影响。并同时加入 PD 控制环节对误差进行补偿。利用实验平台来验证测地线轨 迹规划方法的正确性。首先设计了一个 PowerCube 模块化机器人，该模块化机 器人由 4 个 PowerCube PR70 模块（每个模块一个自由度）和一个 PowerCube PW70 模块（手腕关节，两个自由度）构成。实验平台是由上述的 PowerCube 模 块化机器人，Bumblebee2 三维立体视觉传感器和两台计算机组成。实验结果表 明：测地线仿真轨迹和 Bumblebee2 三维视觉传感器测量值基本一致。由此证明， 在误差允许的范围内，本课题的基于测地线的轨迹规划方法是正确的。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进 技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高，应用范围很 广。机器人的轨迹规划是机器人学中的一个非常重要的研究领域，也是人工智 能与机器人学的重要结合点。 本文是利用现代微分几何中测地线的几何性质， 进行两点之间路径最短（直线）的轨迹规划，并将其应用到 3 自由度机器人的 最优轨迹规划中。首先根据优化目标构造相应的黎曼度量，确定测地线方程的 解析表达式，将测地线方程转化成标准的状态方程的形式，然后再将转化后的 状态方程写成 M 文件的形式；确定测地线起始点处的初始方向，使该测地线能 够过给定的终止点，根据初始条件调用 ODE45 函数解该测地线的微分方程组。 运用前馈+PD 控制理论，当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控 制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量的影响。 并同时加入 PD 控制环节对误差进行补偿。利用实验平台来验证测地线轨迹规划 方法的正确性。首先设计了一个 PowerCube 模块化机器人，该模块化机器人由 4 个 PowerCube PR70 模块（每个模块一个自由度）和一个 PowerCube PW70 模 块（手腕关节，两个自由度）构成。实验平台是由上述的 PowerCube 模块化机 器人，Bumblebee2 三维立体视觉传感器和两台计算机组成。实验结果表明：测 地线仿真轨迹和 Bumblebee2 三维视觉传感器测量值基本一致。由此证明，在误 差允许的范围内，本课题的基于测地线的轨迹规划方法是正确的。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进 技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高，应用范围很 广。机器人的轨迹规划是机器人学中的一个非常重要的研究领域，也是人工智 能与机器人学的重要结合点。 本文是利用现代微分几何中测地线的几何性质， 进行两点之间路径最短（直线）的轨迹规划，并将其应用到 3 自由度机器人的 最优轨迹规划中。首先根据优化目标构造相应的黎曼度量，确定测地线方程的解析表达式，将测地线方程转化成标准的状态方程的形式，然后再将转化后的 状态方程写成 M 文件的形式；确定测地线起始点处的初始方向，使该测地线能 够过给定的终止点，根据初始条件调用 ODE45 函数解该测地线的微分方程组。 运用前馈+PD 控制理论，当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控 制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量的影响。 并同时加入 PD 控制环节对误差进行补偿。利用实验平台来验证测地线轨迹规划 方法的正确性。首先设计了一个 PowerCube 模块化机器人，该模块化机器人由 4 个 PowerCube PR70 模块（每个模块一个自由度）和一个 PowerCube PW70 模 块（手腕关节，两个自由度）构成。实验平台是由上述的 PowerCube 模块化机 器人，Bumblebee2 三维立体视觉传感器和两台计算机组成。实验结果表明：测 地线仿真轨迹和 Bumblebee2 三维视觉传感器测量值基本一致。由此证明，在误 差允许的范围内，本课题的基于测地线的轨迹规划方法是正确的。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进 技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高，应用范围很 广。机器人的轨迹规划是机器人学中的一个非常重要的研究领域，也是人工智 能与机器人学的重要结合点。 本文是利用现代微分几何中测地线的几何性质， 进行两点之间路径最短（直线）的轨迹规划，并将其应用到 3 自由度机器人的 最优轨迹规划中。首先根据优化目标构造相应的黎曼度量，确定测地线方程的 解析表达式，将测地线方程转化成标准的状态方程的形式，然后再将转化后的 状态方程写成 M 文件的形式；确定测地线起始点处的初始方向，使该测地线能 够过给定的终止点，根据初始条件调用 ODE45 函数解该测地线的微分方程组。 运用前馈+PD 控制理论，当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控 制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量的影响。 并同时加入 PD 控制环节对误差进行补偿。利用实验平台来验证测地线轨迹规划 方法的正确性。首先设计了一个 PowerCube 模块化机器人，该模块化机器人由 4 个 PowerCube PR70 模块（每个模块一个自由度）和一个 PowerCube PW70 模 块（手腕关节，两个自由度）构成。实验平台是由上述的 PowerCube 模块化机 器人，Bumblebee2 三维立体视觉传感器和两台计算机组成。实验结果表明：测 地线仿真轨迹和 Bumblebee2 三维视觉传感器测量值基本一致。由此证明，在误 差允许的范围内，本课题的基于测地线的轨迹规划方法是正确的。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进 技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高，应用范围很 广。机器人的轨迹规划是机器人学中的一个非常重要的研究领域，也是人工智 能与机器人学的重要结合点。 本文是利用现代微分几何中测地线的几何性质， 进行两点之间路径最短（直线）的轨迹规划，并将其应用到 3 自由度机器人的 最优轨迹规划中。首先根据优化目标构造相应的黎曼度量，确定测地线方程的 解析表达式，将测地线方程转化成标准的状态方程的形式，然后再将转化后的 状态方程写成 M 文件的形式；确定测地线起始点处的初始方向，使该测地线能 够过给定的终止点，根据初始条件调用 ODE45 函数解该测地线的微分方程组。 运用前馈+PD 控制理论，当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控 制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量的影响。 并同时加入 PD 控制环节对误差进行补偿。利用实验平台来验证测地线轨迹规划 方法的正确性。首先设计了一个 PowerCube 模块化机器人，该模块化机器人由 4 个 PowerCube PR70 模块（每个模块一个自由度）和一个 PowerCube PW70 模块（手腕关节，两个自由度）构成。实验平台是由上述的 PowerCube 模块化机 器人，Bumblebee2 三维立体视觉传感器和两台计算机组成。实验结果表明：测 地线仿真轨迹和 Bumblebee2 三维视觉传感器测量值基本一致。由此证明，在误 差允许的范围内，本课题的基于测地线的轨迹规划方法是正确的。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进 技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高，应用范围很 广。机器人的轨迹规划是机器人学中的一个非常重要的研究领域，也是人工智 能与机器人学的重要结合点。 本文是利用现代微分几何中测地线的几何性质， 进行两点之间路径最短（直线）的轨迹规划，并将其应用到 3 自由度机器人的 最优轨迹规划中。首先根据优化目标构造相应的黎曼度量，确定测地线方程的 解析表达式，将测地线方程转化成标准的状态方程的形式，然后再将转化后的 状态方程写成 M 文件的形式；确定测地线起始点处的初始方向，使该测地线能 够过给定的终止点，根据初始条件调用 ODE45 函数解该测地线的微分方程组。 运用前馈+PD 控制理论，当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控 制器，根据扰动量的大小来改变控制量，以抵消或减小扰动对被控量的影响。 并同时加入 PD 控制环节对误差进行补偿。利用实验平台来验证测地线轨迹规划 方法的正确性。首先设计了一个 PowerCube 模块化机器人，该模块化机器人由 4 个 PowerCube PR70 模块（每个模块一个自由度）和一个 PowerCube PW70 模 块（手腕关节，两个自由度）构成。实验平台是由上述的 PowerCube 模块化机 器人，Bumblebee2 三维立体视觉传感器和两台计算机组成。实验结果表明：测 地线仿真轨迹和 Bumblebee2 三维视觉传感器测量值基本一致。由此证明，在误 差允许的范围内，本课题的基于测地线的轨迹规划方法是正确的。 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进 技术于一体的现代制造业重要的自动化装备，其技术附加值很高