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本文密切结合MD-1200型码垛机器人在PTP模式下的应用,系统研究了其以低能耗为目标的轨迹优化方法,包括运动学和动力学建模、轨迹规划及其优化,并在该机器人上开展验证实验。论文取得的成果如下:在运动学方面,基于对MD-1200型码垛机器人的结构分析,依据D-H法建立了该机器人连杆坐标系,推导出其正逆运动学模型。给出该机器人尺度参数,运用MATLAB得到其末端可达工作空间以及横截面形状。在动力学方面,利用Kane方程求解出各关节驱动力矩,建立码垛机器人不含摩擦项的逆动力学模型。基于Stribeck摩擦模型,得到各关节摩擦力矩。从而建立了MD-1200型码垛机器人完备动力学模型。在轨迹规划方面,以运动学模型为基础,分别在操作空间和关节空间,基于3-4-5次多项式运动规律和5次非均匀B样条运动规律建立操作空间运动参数(位移、速度以及加速度)与关节空间运动参数(角位移、角速度以及角加速度)的函数映射。通过逆动力学模型,求得各关节力矩。评价码垛机器人在两种轨迹规划方法下的动态性能、摩擦能耗以及单位时间内关节平均能耗,并且考虑了末端最大加速度和运动周期对于关节能耗的影响。仿真结果表明5次非均匀B样条运动规律在轨迹规划方面更具优越性。在轨迹优化方面,基于加权系数法,提出一种综合考虑码垛机器人能耗和动态性能的评价指标。结合5次非均匀B样条运动规律的轨迹规划方法,运用遗传算法针对评价指标实现轨迹优化,得到轨迹分段时间的最优解。比较优化前后码垛机器人在“门”字型轨迹下的动态性能、摩擦能耗以及关节单位时间内的平均能耗情况,结果表明优化后的轨迹对于提升码垛机器人的动态性能和能耗水平具有显著作用。在实验方面,搭建了MD-1200型码垛机器人实验平台,对以上所研究的轨迹规划以及优化方法进行了实验验证。证明了本文所提出的以低能耗为目标的轨迹优化方法在保证码垛机器人动态性能以及改善能耗方面的有效性。本文的研究内容对于丰富码垛机器人轨迹优化方法的研究,实现其在工程应用中的低能耗作业具有重要意义。