基于ROS的码垛机器人运动仿真及轨迹规划主要研究内容

1.3本文主要研究内容
本课题的目标是针对于实验室自主研发设计的码垛机器人搭建仿真平台，并对轨迹规划进行研究，实现运动过程的平稳运行以及运动仿真功能。课题围绕机器人运动仿真以及轨迹规划功能展开，进行运动学建模与分析，对其工作空间进行求解，基于ROS系统进行仿真平台的搭建，进行笛卡尔空间和关节空间的轨迹规划研究，进行机器人仿真实验。

(1)码垛机器人运动学建模与分析。分析码垛机器人的结构构型，简化其连杆结构，分析杆件之间的约束关系，完成码垛机器人运动学模型的构建，对建立的关节坐标系分析相应的正逆运动学计算，并使用仿真软件对结果进行仿真验证，分析码垛机器人作业空间范围器人在ROS中仿真系统建立与轨迹规划的研究奠定基础。
(2)基于ROS的码垛机器人仿真平台搭建。基于Linux系统下ROS indigo版本以及RViz 3 D可视化工具，使用URDF文件建立机器人的模型，借助RViz实现码垛机器人模型的可视化操作显示，以及编译运动组节点用于机器人的运动控制，完成码垛机器人的仿真平台建立。
(3码垛机器人轨迹规划的研究。本章主要针对码垛机器人在笛卡尔空间以及对关节空间的规划轨迹研究。对机器人在笛卡尔空间的直线插补、圆弧插补和两段路径间的过渡轨迹模型的进行构建，使用四元数用于码垛机器人的姿态进行描述。使用改进的S型加减速运动控制方法，得到关节空间的关节变量与时间的序列进行插值计算。
(4)码垛机器人仿真实验。本章介绍对码垛机器人系统的测试过程，主要包含对于机器人的单轴运动测试、连续运动测试、示教测试以及避障运动测试。并对系统的绝对定位精度和重复定位精度设计实验分析。
第2章码垛机器人运动学建模与分析
码垛机器人的运动学建模与分析是其运动控制与轨迹规划的基础，对机器人的研究有重要意义。本章主要对码垛机器人的结构进行介绍及结构简化，进行码垛机器人的运动学建模并对其正逆运动学求解，然后对求得的正逆运动学结果进行仿真验证，并对码垛机器人的工作空间进行分析，为机器人在ROS中仿真系统建立与轨迹规划的研究奠定基础。