机器人技术基础实验报告6.doc

机器人基础原理实验报告姓名： 班级： 学号： 台号： 2内容：6机器人关节空间规划日期: 成绩： 教师签字： 王帅实验目的：1、 了解多种规划方法2、 了解关节空间规划特点3、 学习在关节空间实现机器人运动轨迹的规划实验设备及软件：1、 珞石机器人2、 MATLAB实验原理：机器人的规划一般分为笛卡尔空间规划和关节空间规划主要介绍机器人关节空间的规 划关节空间规划方法可以获得各个中间点的期望位姿由于机器人的驱动装置提供的功率仅能保证关节的速度、加/减速度在一左的范围因 此，机器人某个关节从一个位宜到另一个位置并不是简单的给定目标位垃就可以的，而是需 要在当前位置与目标位巻之间分割若干小段，以保证机器人关节的运动速度、加/减速度不 超过最大限制机器人关节由起点到终点，要经历加速、匀速、减速的过程把整个过程中的速度随时 间的变化关系画出来就是速度曲线或者速度轮廉常见的速度曲线包括：梯形规划 (Trapezoidal Profile)、S 型规划(S-Cune/Profile)、多项式规划(Polynomial Profile)o三次多项式规划：为了获得一条确左的光滑运动曲线，显然至少需要施加四个约束条 件：初始值如、最终值切、初始速度©°、终止速度呂。

一个三次多项式有四个系数，这四个 约束可唯一确定一个三次多项式三次多项式形式：= a0 + aLt + a2t2 + a3t3三次多 项式一阶导数 三次多项式；三次多项式形式：0(t) = a aLt + a2t2 + a3t3三次多项式一阶导数：0(t) = a± + 2azt + 3a3t2五次多项式规划：0(t) = a° + a±t + a2t2 + a3t3 + a4t4 + a5t5实验步骤：1、完成三次、五次多项式规划算法实现使用MATLAB软件打开\\东大机器人实验程序\ 6、机器人关节空间规划\sia006.slx文 件选择Parti轨迹规划1)编写三次多项式轨迹规划function [state, plan3_Az tf] =planning3( g_vs, g_ve,S,tf)plan3_A=zeros(1,4);plan3_A(1)= 0;plan3_A(2)= g_vs;plan3_A(3)= 3/ (tf*tf) * (S) - (2/tf) * g_vs - 1/tf * g_ve;plan3_A(4)= -2*S/ (壮f) + (g_vs+g_ve)/(tf*tf);state = 1;end2)编写五次多项式轨迹规划 function [state, plan5_A,tf] g_ae) plan5_A = plan5_A(1) plan5_A(2) plan5_A(3) plan5_A(4)=planning5 ( Sz tf < g_vs, g__ve< g_asz=g_vs ;=g_as/2 ;=(20*S 一 20*0(8*g_ve+12*g_vs)*tf 一 (3* g_as-(14*g_ve+16*g_vs)*tf + (3* g_as-g_ae) *tf *tf) / (2*tf 壮£壮壬); plan5_A(5) = (30*0 - 30*S + 2*g_ae) *tf *tf) / (2*tf 壮£壮f ★ tf); plan5_A(6) = (12*S - 12*0 - (6*g_ve+6*g_vs)*tf - (g_as- g_ae) *tf *tf) / (2*tf 壮£壮£★ tf 壮f);state = 1;end3) 编写三次多项式轨迹输岀函数function [state, Y] = Tnterpolate3(Enable,plan3_Az tf,t) aO = plan3_A(1);al = plan3_A(2);a2 = plan3_A(3);a3 = plan3_A(4);if (1)if (t <= tf)Y = aO + al*t + a2*t*t +state = 1;elsestate = 0;Y = aO + al*tf + a2*tf*tf + a3*tf*tf壮f;end elsestate = 0;Y = 0;endend4) 编写五次多项式轨迹输出函数function [state, Y] = 工nterpolate5(Enable,tf,t) aO = plan5_A(l);al = plan5_A(2);a2 = plan5_A(3);a3 = plan5_A(4);a4 = plan5_A(5);a5 = plan5_A(6);if (Enable)Y = aO + al*t + a2*t*t + a3*t*t*t + a4*t*t*t*t +a5* t 壮壮 *t*t;state = 1;elsestate = 0;Y = aO + al* tf + a2*tf * tf + a3*tf * tf 壮 f + a4* +a5*tf壮f;endelsestate = 0;Y = 0;end end5）对比观测三次多项式和五次多项式的曲线差异2、在parti中，分别利用S型规划、三次、五次多项式规划方法规划曲线并绘图比较 规划数据分别为初始值、最终值、初始速度、终止速度、初始加速度、终I上加速度 利用上步完成的模块绘制下表的规划曲线3、利用正运动学模型计算对应的末端规划曲线，并绘制机器人末端在笛卡尔空间曲线匚搭建规划到运动学正解的实验工程，绘制末端规划曲线，在Part2中.采用三次多项式 规划方案，对机器人六个关节角度进行规划，并依据实验4中运动学正解模型，观测机器人 运效果。

关节规划数据10J0.0A0.02OJO. 0.0Q03Or 10. 0.0Q040,20. 0.0Q050.90. 0.0Q060,50. 0.0Q01巴oooz00c*7 cxj co in co g 9 9 9 g 9 s s s s s sII III005OS00卜护怅*•0,^®^®p ► @ daH UOQe-nuqs Ma>sool a-ir adous k真机实验步骤：1、打开RoakeNEU006.Slx ,将写好的模块替换到红色框图中2、 在桌而程序中单“关闭通信服务”按钮，关闭通信服务进入貞•机仿真模式3、 按照前面实验介绍的真机运行步骤运行程序（实验四真机运行步骤2~5）4、 控制仿真机器人运动• 上电开关至on• 监控开关至on• 更改关肖规划走的角度值，更新规划时间• 打开运动开关，机器人开始运动，观察运动曲线是否连续，若连续方可进行下一步5、 在桌而程序中单“重启通信服务”按钮，启用真机模式6、 重复步骤3,步骤4,运行程序7、 改变关节目标数据，运行机器人，绘制运行数据图，完成下表关节规划数据10」0.0.0Q020,10, 0.0.0.030,-10, 000,040,20, 0.0.0.050,90, 0.0.0.060,50, 0.0.0.0关节二次多项式 规划的末端曲线 和关节曲线关节五次多项式 规划的末端曲线 和关节曲线关节三次多项式规划的末端曲线和关节曲线关节五次多项式规划的末端曲线和关节曲线注意事项：1、 在利用规划好的轨迹驱动机器人运动时，规划的起点必须是机器人的当前位置，否则存 在位麗跳变，机器人无法正常运动。

2、 控制机器人的运动时，确保规划的起始和终止速度及加速度为零3、 先进入真机仿真模式进行实验，下发数据连续放开进入真机模式4、 程序运行期间更改目标位置时，需要先停止运动再更改目标值。