六自由度机械臂避障轨迹规划及控制算法研究的任务书.docx

六自由度机械臂避障轨迹规划及控制算法研究的任务书
任务书
一、研究背景
随着工业自动化水平不断提高，机器人技术逐渐被应用于工业生产等领域，尤其是机械臂在工业制造上的应用越来越广泛。机械臂具有多种功能，而在实际应用中，机械臂往往需要在运动过程中避障，以保证机器人的正常工作。因此，对于机械臂避障轨迹规划及控制算法的研究具有重要的意义。本研究旨在对六自由度机械臂避障轨迹规划及控制算法进行深入的研究，以提高机械臂在实际工作中的工作效率和安全性。
二、研究内容
1.六自由度机械臂的运动学建模分析；
2.将机械臂的避障问题转化为寻找安全轨迹问题；
3.提出一种基于PRM（概率路标地图）的局部避障规划方法；
4.建立机械臂的动力学模型，设计反馈控制算法，并实现机械臂的控制；
5.通过仿真实验验证算法的有效性。
三、研究过程
1.对六自由度机械臂的运动学建模，建立其位姿表示、运动学正解和逆解模型；
2.将机械臂的避障问题转化为寻找安全轨迹问题，设计并实现一种基于PRM的局部避障规划算法；
3.利用逆运动学算法，根据避障轨迹规划结果生成机械臂运动轨迹；
4.对机械臂的运动轨迹进行控制，实现机械臂的准确运动；
5.通过仿真实验验证算法的有效性，并进行相应的优化。
四、研究意义
本研究将建立六自由度机械臂的运动学和动力学模型，设计基于PRM的局部避障规划方法，实现机械臂的避障和轨迹控制，从而提高机械臂在实际应用中的工作效率和安全性，具有重要的实际应用价值和理论研究意义。
五、任务分工
负责人：XXX
1.运动学建模分析：XXX；
2.避障问题转化模型设计：XXX；
3.基于PRM的局部避障规划算法设计：XXX;
4.机械臂运动控制算法设计：XXX；
5.仿真实验：XXX。
六、研究保障
本研究所需实验设备和软件已经全部具备，实验场地、资料和文献等也已准备就绪，保证研究工作的顺利进行。
七、预期成果
1.六自由度机械臂的运动学建模和动力学模型；
2.基于PRM的局部避障规划算法；
3.机械臂运动控制算法；
4.仿真实验结果；
5.研究论文一篇。
八、研究时间安排
本研究拟于2022年5月开始，历时12个月，研究进度按以下计划安排：
1.运动学建模分析：2个月；
2.避障问题转化模型设计：2个月；
3.基于PRM的局部避障规划算法设计：3个月；
4.机械臂运动控制算法设计：2个月；
5.仿真实验：2个月；
6.论文撰写和论证：1个月。
九、研究经费
本研究所需经费为15万元，用于购买实验设备和资料等。经费来源：学院科研专项基金。
十、研究风险
本研究存在机械臂运动精度不够，无法实现精细操作等可能，但是我们将采取相应的解决措施，确保研究顺利进行。
十一、研究成果的应用
该研究成果可在工业生产等领域广泛应用，为机械臂的自动化生产提供技术支持，提高生产效率、降低生产成本。同时，本研究可为机械学科相关领域的研究提供支持和参考。