本文關(guān)鍵詞：基于實時以太網(wǎng)及KRTS的機(jī)器人控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： SCARA機(jī)械手 KRTS EtherMAC 控制系統(tǒng) 軌跡規(guī)劃

【摘要】：工業(yè)機(jī)器人作為新興的高科技自動化設(shè)備已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)制造中,極大地解放了勞動力,提高生產(chǎn)效率,并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。隨著工業(yè)領(lǐng)域自動化程度的加強(qiáng),工業(yè)機(jī)器人正向高速度、高精度、智能化、通用化和模塊化的方向發(fā)展,這就要求運(yùn)動控制系統(tǒng)具有較快的響應(yīng)速度、很強(qiáng)的實時性能和開放式的軟硬件平臺。國內(nèi)機(jī)器人控制系統(tǒng)與國外先進(jìn)技術(shù)相比,不論從效率、可靠性、平臺化和模塊化程度上,都存在很大的差距,并且國外技術(shù)壁壘和封閉式的控制平臺對我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了極大的阻礙,因此研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高水平開放式機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)對促進(jìn)我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大意義。首先,本文對SCARA機(jī)械手進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析,基于D-H連桿坐標(biāo)系法建立數(shù)學(xué)模型并求得運(yùn)動學(xué)正解和逆解,為下文提供數(shù)學(xué)工具和理論基礎(chǔ)。結(jié)合SCARA機(jī)械手在PTP作業(yè)中的應(yīng)用,分別在關(guān)節(jié)空間下和笛卡爾空間下進(jìn)行了門字形軌跡的規(guī)劃。分析了數(shù)控系統(tǒng)中常用的S曲線算法和一種加減速更為柔順的正余弦修正梯形加減速算法,在此基礎(chǔ)上提出Jerk曲線連續(xù)的多項式修正梯形加減速算法。根據(jù)以上理論基礎(chǔ)和算法,采用虛擬樣機(jī)仿真技術(shù)對SCARA機(jī)械手進(jìn)行動力學(xué)仿真,驗證算法正確性,為實驗提供一定的參考依據(jù)。其次,針對工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)存在的問題和發(fā)展方向進(jìn)行了重點研究,提出基于EtherMAC實時以太網(wǎng)總線平臺和KRTS軟件架構(gòu)的機(jī)器人運(yùn)動控制系統(tǒng)平臺,利用了KRTS實時拓展和EtherMAC總線平臺獨特的從節(jié)點同步與時鐘補(bǔ)償技術(shù)以及組件化開放式軟件結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了控制系統(tǒng)平臺的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和網(wǎng)絡(luò)化,以及控制軟件的模塊化,解決了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)封閉式結(jié)構(gòu)的局限性,為控制系統(tǒng)地開發(fā)提供了一套高效可行的開放式解決方案。最后,在試驗平臺上對該控制系統(tǒng)進(jìn)行測試。通過對控制器響應(yīng)時間、機(jī)械手拾取效率和運(yùn)動過程中伺服電機(jī)的動態(tài)特性等指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,驗證該控制系統(tǒng)的性能。
【關(guān)鍵詞】：SCARA機(jī)械手 KRTS EtherMAC 控制系統(tǒng) 軌跡規(guī)劃
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要11-12
• Abstract12-14
• 第1章 緒論14-22
• 1.1 課題背景研究14-15
• 1.2 工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-19
• 1.2.1 工業(yè)機(jī)器人研究與發(fā)展現(xiàn)狀15-18
• 1.2.2 工業(yè)機(jī)器人控制器研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3 主要研究內(nèi)容19-22
• 第2章 機(jī)械手?jǐn)?shù)學(xué)建模與運(yùn)動學(xué)分析22-30
• 2.1 SCARA機(jī)械手結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2 機(jī)器人運(yùn)動學(xué)分析23-25
• 2.2.1 機(jī)器人位姿描述23-24
• 2.2.2 機(jī)器人運(yùn)動學(xué)方程D-H表示法24-25
• 2.3 SCARA機(jī)械手正逆解運(yùn)動學(xué)分析25-28
• 2.3.1 SCARA機(jī)械手正解運(yùn)動學(xué)分析25-27
• 2.3.2 SCARA機(jī)械手逆解運(yùn)動學(xué)分析27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第3章 SCARA機(jī)械手軌跡規(guī)劃與建模仿真30-44
• 3.1 PTP軌跡規(guī)劃31-33
• 3.1.1 笛卡爾空間下的路徑規(guī)劃31-33
• 3.1.2 關(guān)節(jié)空間下的路徑規(guī)劃33
• 3.2 加減速控制算法研究33-40
• 3.2.1 S曲線加減速算法34-36
• 3.2.2 正余弦修正梯形加減速算法36-38
• 3.2.3 多項式修正梯形加減速算法38-40
• 3.3 虛擬樣機(jī)仿真驗證40-43
• 3.3.1 仿真數(shù)據(jù)規(guī)劃41
• 3.3.2 ADAMS與Pro/E聯(lián)合仿真41-42
• 3.3.3 仿真結(jié)果分析42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 機(jī)器人控制系統(tǒng)實現(xiàn)44-62
• 4.1 概述44
• 4.2 EtherMAC實時以太網(wǎng)總線技術(shù)44-46
• 4.3 Kithara實時套件簡介46-48
• 4.3.1 KRTS性能特點46
• 4.3.2 KRTS架構(gòu)及工作原理46-48
• 4.4 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計48-51
• 4.4.1 控制系統(tǒng)硬件平臺48-49
• 4.4.2 EtherMAC-RTEX網(wǎng)關(guān)49-51
• 4.5 控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計51-61
• 4.5.1 軟件架構(gòu)研究與設(shè)計51-53
• 4.5.2 KRTS驅(qū)動管理模塊53-55
• 4.5.3 系統(tǒng)核心運(yùn)動控制模塊55-56
• 4.5.4 配合機(jī)器視覺的運(yùn)動控制56-59
• 4.5.5 人機(jī)交互界面59-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 第5章 樣機(jī)測試及性能分析62-70
• 5.1 測試平臺及方案62-65
• 5.1.1 測試系統(tǒng)軟硬件性能參數(shù)63-64
• 5.1.2 測試指標(biāo)64
• 5.1.3 測試方案64
• 5.1.4 伺服參數(shù)調(diào)節(jié)64-65
• 5.2 控制系統(tǒng)響應(yīng)時間測試65-67
• 5.3 機(jī)械手性能測試與分析67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 總結(jié)與展望70-72
• 總結(jié)70-71
• 創(chuàng)新點71
• 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78-80
• 致謝80-81
• 附件81

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 馬永超;;一種五段S曲線加減速算法的研究[J];工業(yè)控制計算機(jī);2014年12期

2 畢勝;;國內(nèi)外工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀[J];機(jī)械工程師;2008年07期

3 張興國;徐海黎;;一種開放式平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)[J];制造業(yè)自動化;2009年01期

4 曹建福;汪霖;;模塊化工業(yè)機(jī)器人嵌入式控制系統(tǒng)的研究[J];控制工程;2013年02期

5 郎需林;靳東;張承瑞;張岳;王云飛;劉亞男;;基于實時以太網(wǎng)的DELTA并聯(lián)機(jī)械手控制系統(tǒng)設(shè)計[J];機(jī)器人;2013年05期

6 呂芳芳;;高速并聯(lián)機(jī)械手PTP動作優(yōu)化設(shè)計[J];現(xiàn)代機(jī)械;2012年06期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 付榮;基于智能優(yōu)化方法的機(jī)械臂軌跡規(guī)劃研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2011年

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本文編號：681283