随着机器人的广泛应用,多机器人、人机合作逐渐成为工业机器人发展应用的主流趋势。本文以华普6轴工业机器人为研究对象,针对多机器人与人机合作中末端执行器任务与避障运动冲突的情况,提出了基于危险场的主从任务转化避障算法避免了碰撞的发生。研究内容包括:逆运动学求解、运动学避障算法的研究、仿真分析与实验验证、动力学避障算法的研究及仿真分析等,主要内容如下:对华普6轴工业机器人的结构进行简化,采用传统的DH法建立平面三自由度冗余机械臂运动学模型,求得工业机器人运动学正解及雅可比矩阵;对各种逆运动学算法如几何法、代数法、雅可比迭代法、闭环逆运动学算法等进行对比分析;由于冗余机械臂在处理避障、避关节极限及避奇异点等方面的特殊优势,文中重点对冗余机械臂逆运动学求解的数值解法进行了研究,并利用Matlab仿真对其有效性进行了验证;对于冗余机械臂,闭环梯度投影法的使用不仅完成了轨迹跟踪任务,还达到了避关节极限的目的。针对末端轨迹跟踪与避障运动冲突的情况,对机械臂与障碍物之间危险程度评估的评价函数——危险场进行改进,将危险程度评估得到的危险场的值,反馈给修改后的冗余机械臂闭环逆运动学算法,以实现避障,同时对雅可比矩阵和梯度项加权处理来避关节极限。为保证避障效率,对闭环控制参数进行优化设计。根据危险场的值与预先设定的阈值之间的大小关系,机械臂在避障过程中具有任务中断和恢复能力。利用Robotics Toolbox for Matlab工具箱对所提出方法分别在二维和三维空间下进行仿真分析,验证提出避障方法的有效性。通过对冗余机械臂的静力学、动力学分析,在Robotics Toolbox for Matlab工具箱中建立虚拟平面三自由度冗余机械臂模型;对操作空间的逆动力学控制算法进行研究,将得到的危险场转化为障碍物作用在机械臂上的一种虚拟推力,并对其作用点进行分析,以达到动力学避障的目的。最后,对华普6轴工业机器人控制系统的硬件组成进行介绍并改装,将六自由度机械臂的关节1、4、6固定,等效为平面三自由度冗余机械臂,并对障碍物位置坐标的求解方法进行设计;然后,使用基于Labview的图形化语言与Matlab语言相结合的方法对控制算法进行编程实验,初步实现了机器人的避障功能。