伴随着工业制造领域日益现代化发展,工业机器人已成为现代自动化工厂不可或缺的一部分。运动控制与轨迹规划作为工业机器人研究核心内容,为机器人稳定工作、提高作业效率等提供技术支持。因机器人应用在测量中效率和平稳性都有待提升,其在测量领域并未广泛使用。为解决该问题重点研究SP-CER10六自由度机器人实际航空叶片测量过程中运动控制和轨迹规划。以SP-CER10六自由度机器人实体为研究对象,从SP-CER10六自由度机器人空间位姿变换、运动学建模分析、轨迹规划、硬件控制柜搭建、优化算法、虚拟样机及人机界面设计和仿真实验研究几个方面进行研究。所做主要内容如下:(1)SP-CER10六自由度工业机器人运动学研究以SP-CER10型六自由度机器人为研究对象,讨论运动学相关数理基础,坐标变换和位姿描述等;对D-H参数法进行介绍并利用其建立SP-CER10型六自由度机器人连杆坐标系下的运动学模型;再用数理基础中坐标变换相关知识,对SP-CER10机器人进行运动学方程正逆运动学求解,利用Matlab验证了运动学模型正逆运动求解的正确性。(2)SP-CER10六自由度工业机器人的轨迹规划仿真及优化算法研究利用蒙塔卡洛法分析SP-CER10六自由度机器人工作空间。根据实际轨迹规划需要,探讨关节空间下多项式插补算法和在笛卡尔空间下直线插补、圆弧插补算法并进行仿真验证。为在航空叶片非接触式测量应用下的轨迹规划奠定基础,提出测量航空叶片轨迹路径点选取新思路。利用Matlab中Robots Toolbox模块对SP-CER10型机器人进行虚拟样机设计,同时编写关节驱动函数,利用GUI工具在仿真平台上进行仿真。结果表明所给出轨迹控制函数的有效性。提出一种基于遗传算法的时间最优轨迹规划和另一种基于改进粒子群算法机器人时间-平滑最优轨迹规划方案。结合遗传算法构造以时间最优为目标的适应度函数,确立轨迹函数构造和约束条件判别,完成时间优化轨迹规划任务,达到一定优化效果。在结合基本粒子群算法上,加入逆序算子,以时间-平滑最优重新定义该算法寻优边界条件和目标函数。运用个体极值追寻全局极值与初始随机参数值重新生成粒子,多次调整策略。利用改进粒子群算法对规划出的轨迹进行时间-平滑优化,结果表明机器人运行效率提高,体现改进粒子群算法优越性。(3)SP-CER10六自由度工业机器人软硬件设计及实验研究设计机器人硬件控制柜,确立“PC机+STM32”控制系统。用QT设计SP-CER10机器人人机界面,C++编写运控程序实现对机器人实时运动控制。对SP-CER10机器人重复定位精度进行实验研究,其精度能达到0.8mm。针对航空叶片测量过程中机器人抖振情况,提出输入整形技术解决方法,用CardVibro Air2振动检测传感器通过检测实验证明ZV整形器使得关节间相互干扰明显减少,对各关节运动加以优化,从而使振动抑制达到效果,保证航空叶片测量轨迹中机器人末端运行稳定性从而提高测量精度。最后,结合工程中航空叶片非接触式测量需求背景,用路径点选取新思路实现该场景下的机器人轨迹规划,验证所提方案有效性。研究SP-CER10机器人时间-平滑最优轨迹规划方法和输入整形技术,结果表明在非接触式测量航空叶片时能提高效率还可减小关节振动,最大振幅由原来3.2μm减到2.4μm,振动持续时间减少0.8s。两种方法对航空叶片测量背景下运动控制和轨迹规划有重要意义。