隨著社會快速發(fā)展,汽車數(shù)量在不斷增加,洗車是汽車養(yǎng)護的一部分,越來越多的人開始重視洗車。傳統(tǒng)的人工洗車需要耗費大量的人力資源,而且存在水資源浪費、洗車效率低等不足。本文提出一種二自由度機械臂無接觸式洗車機控制系統(tǒng),占地面積小,清洗效率高。本文首先分析了自動洗車機的功能需求,提出了自動洗車機的系統(tǒng)方案,對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了總體設(shè)計,介紹了系統(tǒng)的工作流程,分析了汽車位置檢測、運行狀態(tài)區(qū)分等幾個關(guān)鍵問題以及給出了幾種解決方案。在總體方案確定以后,本文進行了二自由度機械臂模型的搭建以及仿真,給出了控制算法,并且結(jié)合理論得出仿真結(jié)果,對仿真結(jié)果進行了分析,驗證了方案的可行性。其次,對機械臂控制系統(tǒng)進行了硬件設(shè)計。對洗車機的控制部件、檢測部件、驅(qū)動部件以及人機交互部件進行了硬件選型以及原理設(shè)計,選擇了臺達DVP10MC11T運動控制器作為系統(tǒng)的控制器,選擇了臺達ASDA-A2伺服系統(tǒng)作為系統(tǒng)的驅(qū)動部件,選擇了倍加福UC4000-30GM-IUR2-V15超聲波傳感器來進行位置檢測,選擇了臺達DOP-B07S410作為人機交互。接著,對自動洗車機控制系統(tǒng)的軟件程序進行了設(shè)計,介紹了系統(tǒng)的主程序、狀態(tài)判斷程序、功能與狀態(tài)選擇程序、清洗控制程序流程以及運行狀態(tài)顯示程序的流程圖。并給出了部分程序。最后進行了現(xiàn)場的調(diào)試,驗證了設(shè)計方案的有效性。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP241;U472
【部分圖文】：

制算法的控制效果，根據(jù)結(jié)果來調(diào)整控制算法的參數(shù)，己得到最佳的控制效果。逡逑設(shè)計控制算法之前，需要對該二自由度機械臂進行模型構(gòu)建［２（）＿２３］。逡逑圖３．１為本二連桿機械臂洗車機系統(tǒng)的簡化模型。逡逑？邋ｙ逡逑超聲波與逡逑車身的距逡逑離ｄ逡逑＾？５逡逑（ｘ＾Ｘ逡逑邐＾逡逑－＾邐ｒ逡逑！邐Ｉ逡逑ｉ邐ｉｆ逡逑ｉ邐ｉ邐＆逡逑？輪逡逑！逡逑ｉ邐ｊ逡逑圖３．１二連桿機械臂系統(tǒng)簡化模型圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３．１邋Ｔｗｏ－ｌｉｎｋ邋ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ邋ｍｏｄｅｌ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑圖３．１中，點劃線代表的是車身的輪廓（近似輪廓）。定義圖中與原點連接的逡逑機械臂為大臂，定義與大臂連接的機械臂為小臂，本二連桿機械臂系統(tǒng)具有兩個逡逑關(guān)節(jié)和兩個自由度，兩個關(guān)節(jié)分別有兩個驅(qū)動裝置獨立驅(qū)動控制，其中這兩個臂逡逑（大臂和小臂）的長度均為Ｌ，機械臂末端（指小臂末端）到原點的距離為Ｄ，角逡逑０為Ｄ邊與ｘ軸正方向上側(cè)的夾角（坐標(biāo)系中的正角），角ａ為大臂與ｘ軸正方向逡逑１１逡逑

為了使仿真更加的切合實際，在搭建仿真模型中各個參數(shù)都按照實際的大小逡逑進行設(shè)置，其中Ｌ臂的長度設(shè)為１３００＿，給定一個機械臂的初始位置，ａ＝５７ｉ／３，逡逑Ｐ＝ｔｉ／３，對應(yīng)到直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（１３００，０），給定的機械臂的初始位置如圖３．５逡逑所示。逡逑Ｙ友扢位逡逑＾邋ｍｍｉ逡逑Ｖ逡逑圖３．５機械臂初始位置圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３．５邋Ａｒｍ邋ｉｎｉｔｉａｌ邋ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑打開ＭＡＴＬＡＢ邋Ｒ２０１４ａ，按照之前的模型進行Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型搭建。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ逡逑１７逡逑

0邐ｍ邐４［0邐６００邐ｍ邐ｉｏｃｏ邐１２００邐ｕｍ邐１６００逡逑ｘ萬向位Ｓ邋（ｍｍ）逡逑圖３．４仿真給定線段圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３．４邋Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ｇｉｖｅｎ邋ｃｕｒｖｅ逡逑給定參照有了，接下來，在ＭＡＴＬＡＢ中搭建Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型［３￣３２］。逡逑為了使仿真更加的切合實際，在搭建仿真模型中各個參數(shù)都按照實際的大小逡逑進行設(shè)置，其中Ｌ臂的長度設(shè)為１３００＿，給定一個機械臂的初始位置，ａ＝５７ｉ／３，逡逑Ｐ＝ｔｉ／３，對應(yīng)到直角坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（１３００，０），給定的機械臂的初始位置如圖３．５逡逑所示。逡逑Ｙ友扢位逡逑＾邋ｍｍｉ逡逑Ｖ逡逑圖３．５機械臂初始位置圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋３．５邋Ａｒｍ邋ｉｎｉｔｉａｌ邋ｐｏｓｉｔｉｏｎ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑打開ＭＡＴＬＡＢ邋Ｒ２０１４ａ，按照之前的模型進行Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模型搭建。Ｓｉｍｕｌｉｎｋ逡逑１７逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2819047