Σ 不怕人不请,  就怕艺不精  Σ     肇庆鼎湖区云梯车出租,   肇庆四会区云梯车出租,    肇庆端州区云梯车出租       云梯车连杆机构轨迹的规划分析         1引言基于机器人原理的连杆机构的轨迹规划是指按照运动学和动力学的基本要求，在关节空间或者笛卡尔空间中研究连杆机构的轨迹生成和规划方法。轨迹一般指的是连杆机构的末端或者末端执行器在移动过程中每个时间点上的位置、速度和加速度。规划是按照作业要求，计划出期望运动。提出定向轨迹是由于实际生产操作者进行精准坐标控制是比较难以实现，因此本文旨在研究实际工况下方向上的轨迹规划。所谓定向是指，将工作平台的位姿转换为工程实际中便于实现的方向，操作者观察周围环境和根据工作需要，通过控制器对工作平台进行一系列方向上的操控，从而达到想要的方位。通过定向轨迹，操作者可以根据自己想要的方向进行操作，直至达到预期目标位置。

 

        2轨迹规划的一般性问题:    连杆的轨迹规划旨在让连杆从某个起始点运动至预定点，实际上是把工作平台坐标系从当前起始位姿移动到目标位姿，由此我们把云梯车连杆机构的运动看成末工作平台坐标系相对于基坐标系的运动。多数情况下，云梯车连杆机构的轨迹规划是在工作平台位姿的初始值和目标值之间用多项式函数来进行插补或者逼近理想的路径，并且设定时间控制点，完成轨迹规划的。根据按照第二章中的逆向运动学运算把工作平台运动的方向转变为关节空间上的角度和位置，然后利用插补算法对关节转角进行插补运算，得到轨迹位姿序列。云梯车连杆机构轨迹生成的过程实际上是轨迹的离散过程。对本机构来说，任意一条轨迹运动的完成都是通过插补来实现的。插补就是在一定的时间间隔f0,t32内取n+1个时间点(01,nttt)作为插值点数，使得连杆机构沿着空间中的点来逼近轨迹。对于某些工程作业，除了需要设定运动的起始位置和终止位置之外，还需指明起始点和终止点之间的若干途经点，称为路径点。对于后者我们称之为连续路径(CP)运动，前者称为点位(PTP)运动。同时，两个路径点间的时间步长的设定也很重要。轨迹规划问题可看作是黑箱问题，通过输入路径设定、路径约束、动力学约束，黑箱之后得到末端位置的位姿序列。云梯车的轨迹规划可以在关节空间进行，也可以在笛卡尔空间或操作空间中进行。关节空间中的轨迹规划是将关节转角映射为时间的函数，用时间函数表示工作平台的位置，用其一阶导数和二阶导数分别描述工作平台的速度和加速度。而笛卡尔空间中的轨迹规划是将工作平台的位姿描述为时间的函数，对应的关节的位置、速度和加速度也由工作平台的位姿求得。虽然轨迹在笛卡尔坐标中描述，关节驱动器却存在于关节空间中。笛卡尔空间与关节空间之间不存在连续的对应关系，使得笛卡尔空间中的轨迹规划易发生奇异机构问题。因此，本文选择在关节空间中进行轨迹规划。轨迹规划算法主要包括多项式插补算法、抛物线线性插补算法以及摆线插补算法等。后两者一般用于速度较高的场合，本文所用场合为低速场合，因此本文采用多项式插补算法进行本文的研究。

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        3关节空间轨迹规划,     关节空间内的轨迹规划需要给定的条件，在本文中体现为方位角φ，将方位角转换为起始点和终止点的角度和位置，得到其位姿序列，然后对关节转角函数进行插值运算，进而得到关节转角，最终得到确定末端控制器的目标轨迹。关节空间内的轨迹规划需要33若干条件的限制，如起始点和终止点对位姿、速度和加速度条件；运动过程中关节的位置、速度和加速度的连续条件；关节转角的角度不能超过各个关节的转动范围；连杆的运动点必须在其工作空间之内。只有上述条件都满足，才能够选择合适的关节内插函数生成预期的轨迹。1, 三次多项式插补算法,  云梯车连杆机构动作时，根据本文研究要点已知条件为起始位置的方向，此时初始关节角i也以确定，同时将方向表示为工作平台的位姿，按照逆向运动学方程可以得到终止位置时的关节转角f。是以，我们通过起始位置的关节转角与终止点位置的关节转角的一个平滑插值函数t来表示所需要的运动轨迹，称为此运动的轨迹函数。我们设轨迹函数t在起始点0时关节转角为0，终止点ft时的关节转角是f。基于关节空间的轨迹规划是以关节转角与时间步长的函数关系来表示运动轨迹的，为确保工作平台运动轨迹的连续性、平稳性和平滑性，应避免其位移、速度和加速度的突变，所以确定合适的插值函数尤为重要。云梯车连杆机构运动必须平稳，否则轻则导致机械部件磨损加剧，重则机构受到震荡和冲击，危及到载人工作平台上工作人员的生命安全。故轨迹函数必须连续，并且其一阶导数（速度）和二阶导数（加速度）也必须连续。轨迹函数t应至少满足4个约束条件来保证运动的平稳进行，分别为初始状态和终止状态的角速度和速度约束。角度约束条件是在运动过程始末，起始点和终止点对应的关节角度就是分别在各自静止状态下的关节角度。此外，应有两个速度约束确保关节运动速度的连续性：在起始位置和终止位置时其关节速度皆为零.    综上所述，轨迹函数次数的最高次数至少是3次才能满足以上约束。这些约束条件确定了一个唯一的三次多项式.    对于该轨迹的关节速度和加速度即可求出从静止时的起始位置到预期终端位置关节转角所转过的角度。此式适用于起始点静止与终止点静止的情况。2过路径点的三次多项式插补算法,   通常，轨迹要经过路径点。如若工作平台在路径点停止一段时间间隔，那么其起始点与终止点的关节速度皆为零，此时可直接使用上节提到的三次多项式插值方法；但一般在运动过程中需要按照实际情况即时改变工作平台的运动方向，此时只是经过路径点并不停止运动，那么就应该应用过路径点的三次多项式插值。与上节所述情形类似，任一中间点多数是由工作平台坐标系相对于基坐标系的期望位姿决定的。我们将每一个中间路径点都当作起始点或终止点，用逆向运动学求出每个中间点对应的关节转角变量。然后确定三次多项式插值函数进行插补运算，平滑地通过每个路径点，得到期望轨迹。值得注意的是，此时起始点和终止点的角度、速度都不是零，设起始位置时的角度和速度分别为0和0，终止位置时的角度和速度分别为f和f。对于任意起始位置和终止位置的关节转角函数，我们应用式（4.11）可迅速得到。选择计算简单和形式简单的插补算法，在控制系统中实现轨迹的实时规划，能够提高轨迹规划的实时性和快速性。

        4云梯车连杆机构轨迹的即时生成,   运动轨迹的即时生成是指在轨迹规划器中不断生成、、位姿序列的过程，然后将位姿序列描述的轨迹传递给云梯车连杆机构的控制系统。在本文云梯车连杆机构的轨迹规划中，我们首先将逆向运动学方程将工作平台位姿转换为各关节转角终止点的值；根据本章所研究的算法将f1f2f3；然后求出对应的三次多项式的系数；带入三次多项式插值函数；最后得到关于时间函数与各个关节角度的函数方程。随着时间的不断更新，轨迹规划器即时生成，达到轨迹位姿序列的即时生成的目的。在实际工程操作中，连杆机构运动过程中不会发生回转，只是在平面内运动。工作过程中一般采用匀速运动，而在起始阶段一般作匀加速运动，在终止阶段作匀减速运动，这样可以有效避免冲击震荡，减少机构磨损，提高工作人员的操作环境。具体的轨迹规划方法如下：（1）明确云梯车连杆机构在关节空间内的目标轨迹及其速度变化规律。设初始状态下工作平台的方位角φ=0。（2）将目标轨迹进行定时插补，离散为时间步长的函数。多数情况下，工作平台为直线运动，设其工作空间为[1s2s]，工作时间为T。设前期OA端为匀加速运动，时间占时比为；中期AB段为匀速运动，速度为V0；后期BC段为匀减速运动。（3）正如第一节描述的，运动过程中转台是固定的，云梯车连杆机构在y，z平面内运动。此时，工作平台的速度变化规律和目标轨迹.    基于关节空间的轨迹规划是以关节转角与时间步长的函数来表示云梯车连杆机构轨迹的。轨迹规划的关键在于确定合适的插值函数进行插补运算，保证运动过程中关节保持平稳、顺滑，且运动范围在关节转角变化的范围内。设时间步长为T，利用插补算法将目标轨迹S和速度变化规律V离散化，按照逆向运动学方程进行求解，轨迹规划器会随时间不断得到离散点对应的关节角位移、关节角速度以及加速度，即时生成目标轨迹。

          通过对多项式插值算法的研究分析，提出三次多项式算法和过路径点的三次多项式算法进行轨迹的插补；结合逆向运动学方程，得到了基于关节空间的插补点与相应关节转角关于时间的函数；通过控制时间步长就能够控制关节转角的变化量，实现了轨迹位姿序列的即时生成与更新。

         

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