工业机器人已深入制造业,为解放劳动力提供帮助。随着电脑和控制系统发展,工业机器人行业发展迅猛,尤其是对机器人的操控,整体的系统组成。工业机器人的研究主要存在两个问题:(1)机器人的尺寸参数和连杆结构不同型号差异大,需要针对性地建模。(2)控制运动过程的算法各不相同,不同算法实现的模拟效果是什么样,真实上机测试结果如何,是亟待解决的问题。首先,采用D-H建模法建立汉系列六自由度工业机器人的模型,用每个机械臂的A矩阵相乘推导出正运动学方程,并对机械臂进行解耦,分别用逆位置运动学和逆姿态运动学求解机械臂六个关节角度值,并提出逆解优化方案,最后推导机械臂的雅克比矩阵,为以后的路径规划和动力学奠定基础。其次,选取三种典型路径规划方法,对比其优缺点,结果证明人工势场法在位姿空间里建立势场的难度较大,并且仅能针对极少控制点来计算,最终反应到各个关节轴,该方法在简单场景可行。在复杂或者高维空间的应用场景,PRM算法和RRT算法无需解位姿空间的构成,仅通过检测随机洒出的采样点的碰撞即可判断路径是否成功。第三,在关节空间探究多种轨迹规划,分析每种轨迹规划在位移,速度,加速度等参数在不同时间段的数值对机器人运行的影响,并均基于Matlab平台实现仿真模拟。在笛卡尔空间研究直线插补和圆弧插补两种轨迹规划方式,最终发现七段S轨迹规划能让速度曲线变得平滑,加速度连续,让电机稳定运行。最后,实现机器人运动控制,介绍硬件整体方案,PMAC运动控制卡主要功能和配套的软件平台及其组件。在上机测试时,首先进行PID参数调整,找到不当参数调节曲线的原因,并给出解决方案,最终得到效果良好的PID调节参数,最后使用编写的运动程序在机械臂上进行多种轨迹规划实测。本文的创新点如下:1.基于汉系列工业机器人,分析确定其D-H参数,建立对应的抽象模型,并根据机械臂模型推导出正运动学和逆运动学方程,经Matlab验证是正确的方程。2.在同一场景下,对比了人工势场法,RRT算法和PRM算法在路径规划里的效果,得到了PRM算法和RRT算法更适合多维复杂空间的结论。3.在汉系列工业机器人基础上实际运行同一段路径条件下,对比了多项式轨迹,梯形轨迹,五段S轨迹,七段S轨迹等轨迹规划的实际效果,得到了七段S轨迹能让速度变化最为平滑,加速度连续的结论。