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基于ROS的码垛机器人运动仿真及轨迹规划中码垛机器人仿真实验

在完成了码垛机器人仿真系统的建立及运动控制、轨迹规划等内容,本章对码垛机器人仿真系统进行运动测试,主要包含机器人的单轴运动测试、连续运动测试、示教测试、避障运动测试,以及对系统的定位精度设计实验。

5.1单轴运动

在ROS仿真系统中,分别对各个关节转动测试,如果任何一个关节存在不受控制的问题,那么机器人将无法正常运行。

在码垛机器人中,腰部旋转关节由于所收到的负载最大,是机器人正确运行的关键,首先对于腰部旋转关节进行测试,加载机器人运动模型,启动RViz,启动移动规划组节点,给定其运动角度,以及运行速度等参数,分别给腰部旋转关节发出运动、暂停、速度调节、恢复运动、回到初始位置等命令,用来测试码垛机器人腰部旋转关节是否能够正常运行。如图_5-1所示,是在初始点位置对腰部关节进行0.7rad的关节角度旋转,暂停一定时间,然后调用速度调节函数,使得运行速度大小为启动的速度的一半,然后回到初始点的位置的速度控制,从图片可以看出,与理论分析一致,图_5-1为机器人腰部关节关节角度变化,图5 -2为机器人腰部关节关节速度变化。图中曲线中的position[5], velocity[5]代表的为腰部关节。

5.2连续运动测试 连续运动测试,是测试机器人在仿真系统中,可以按照给定的轨迹进行运动,在码垛机器人工作中,一般给定起始点A以及物品放置点B,机器人首先在初始状态,运动到A点上方,然后向下运行并且抓取物品,然后提取到某一给定高度,运动到B点上方,向下运行并且放置物品,机器人连续运动的轨迹由轨迹规划插值运算完成,其运动如图_5-3所示。 根据上面的运动流程,设计在ROS中的程序流程,其流程图如图_5-4所示。程序设计的连续运动,首先确定码垛机器人是否在初始姿态,给定其在在世界坐标系中的参考位置,然后根据位置点进行轨迹插补,完成该运动流程。通过仿真结果分析,表明连续运动成功,达到预期位姿。仿真结果关节角度变化曲线如图5-5所示。
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