3.1建立动力学方程的方法简介 14

3.1.1牛顿-欧拉方程 14

3.1.2拉格朗日方程 14

3.1.3凯恩方程法 15

3.2机械臂的动力学方程及其简化 15

3.2.1机械臂操作臂上任意一点的速度 15

3.2.2动能 16

3.2.3位能 18

3.2.4拉格朗日动力学方程 19

3.3机械臂动力学方程的建立 21

3.3.1各个连杆变换矩阵以及到基坐标系的变换矩阵 21

3.3.2计算各连杆的伪惯性矩阵 22

3.3.3连杆系统惯量矩阵 24

3.3.4向心力系数与哥氏力系数计算 24

3.3.5重力项的计算 25

3.4本章小结 25

第四章 机械臂轨迹规划 26

4.1轨迹规划概述 26

4.2关节空间轨迹规划 27

4.2.1三次多项式插值 29

4.2.2五次多项式插值 30

4.2.3机械臂关节空间的B-样条轨迹规划 32

4.3笛卡尔空间轨迹规划 34

4.3.1直线插补算法 36

4.3.2笛卡尔空间姿态插补 37

4.4B-样条差值仿真 38

4.5本章小结 39

第五章基于遗传算法的能耗优化算法 40

5.1机械臂最优能量轨迹规划概述 40

5.2机械臂关节空间B-样条轨迹时间优化 40

5.2.1目标函数 40

5.2.2约束条件 41

5.3遗传算法基本原理 43

5.4优化仿真 47

5.5本章小结 51

结论 52

致谢 53

参考文献 54

第一章绪论

1.1课题的研究背景和意义

人工智能这个概念，它在1956年被提出，经过了50多年的发展，功能设备上由单一到通用，工作场景由简单到复杂，行为也由简单到复杂，直到目前为止已经有很多的产品实现了复杂的人工智能，例如说医用方面的医疗机器人，无人驾驶的智能汽车，以及离现实生活更接近的扫地机器人等等。而机器人技术就是现阶段关于人工智能的突破口之一，可以通过发展推进工业机器人的研究，提高工厂自动化，提高企业的工作效率，提高工厂收益。毋庸置疑的是，随着科技的发展，工业机器人与人工智能的不断提高，会推翻很多传统的生产方式，也会对人们的生产生活方式带来巨大的转变。所以，对工业机器人做人工智能研究有它的实际意义，工业机器人的价值就在于将人们从繁琐单一的生产活动中解放出来，提高产品质量，提高产品的制造效率，为企业利润的增加提供依仗。