本文關鍵詞：三自由度機械手控制系統(tǒng)的設計與實現　出處：《廣東工業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 機械手 高增益微分器 滑模控制 Android APP

【摘要】：機械手作為機器人研究的領域之一,不管在工業(yè)還是在其它行業(yè)發(fā)揮的作用越來越大。隨著中國經濟的快速發(fā)展,國家對機械手的開發(fā)研究的支持力度越來越大,對機械手開發(fā)的投入也開始飛速增長。隨著互聯網的發(fā)展,中國提出了《中國制造2025》和“互聯網工業(yè)”,更迎來了三自由度機械手的快速發(fā)展。論文的研究對象是在搬運三自由度機械手的基礎上設計的機械手控制系統(tǒng),該機械手控制系統(tǒng)的控制器是基于ARM為核心設計的。其中,它是基于關節(jié)型固定式三自由度搬運機械手,機械手控制系統(tǒng)的設計與控制是本文對機械手研究的主要內容。本文在原有的三自由度機械手基礎上對其進行了數學建模、控制器的設計以及Android APP的設計和開發(fā)、硬件和軟件系統(tǒng)的設計和開發(fā)以及機械手軌跡控制算法的設計。主要內容如下：(1)本文在現有的三自由度機械手的基礎上,對三自由度機械手進行機械結構分析,并基于D-H方法建立了機械手的正向運動學和逆向運動學模型。另外,本文基于牛頓-歐拉公式方法和拉格朗日方法并在現有的三自由度機械手的基礎上建立了運動學和動力學模型。(2)在前面對機械手動力學和運動學研究的基礎上,為了能有更快的跟蹤速度、軌跡跟蹤性能以及克服三自由度機械手本身不確定性的干擾,本文在對滑�？刂扑惴ㄉ钊胙芯康那疤嵯�,提出了基于高增益微分器的單關節(jié)機械手滑�？刂栖壽E跟蹤控制算法。通過MATLAB仿真表明本文提出的基于高增益微分器的滑�？刂扑惴ň哂锌焖俑櫤涂垢蓴_性能。(3)介紹了基于ARM的三自由度機械手控制系統(tǒng)的硬件設計和軟件開發(fā)以及基于Android系統(tǒng)的APP的設計和開發(fā)。三自由度機械手硬件系統(tǒng)控制器可分為電源模塊、CAN模塊、PWM信號處理模塊、串口模塊和WiFi模塊。軟件系統(tǒng)包括機械手控制系統(tǒng)控制器、交互式控制機軟件設計與開發(fā)以及Android APP的設計與開發(fā)。該控制系統(tǒng)成本低廉、性能非常高,而且還可以通過手機、平板等移動終端通過APP來遠程控制機械手的運動。
[Abstract]:As one of the fields of robot research, manipulator is playing a more and more important role in industry and in other industries. With the rapid development of China's economy, the country has more and more support for the development and research of the manipulator, and the investment in the development of the manipulator has also begun to increase rapidly. With the development of the Internet, China has put forward "China made 2025" and "Internet industry", and ushered in the rapid development of three degrees of freedom manipulator. The object of this paper is to design a manipulator control system based on three degrees of freedom manipulator. The controller of the manipulator control system is designed based on ARM. It is based on the joint type fixed three degree of freedom manipulator, and the design and control of the manipulator control system is the main content of this paper. Based on the original three degrees of freedom manipulator, we have made mathematical modeling, controller design, Android APP design and development, hardware and software system design and development, and robot trajectory control algorithm design. The main contents are as follows: (1) based on the existing three degrees of freedom manipulator, this paper analyzes the mechanical structure of three DOF Manipulator, and establishes the forward kinematics and inverse kinematics model of the manipulator based on the D-H method. In addition, based on Newton Euler formula and Lagrange's method, a kinematic and dynamic model is established based on the existing three degrees of freedom manipulator. (2) based on the face of the manipulator dynamics and kinematics study, in order to have a faster tracking speed, trajectory tracking performance and overcome the interference of three DOF Manipulator is uncertainty, based on the sliding mode control algorithm under the premise of in-depth study, put forward the high gain differentiator single sliding joint manipulator control of trajectory tracking control algorithm based on. The simulation of MATLAB shows that the sliding mode control algorithm based on high gain differentiator has fast tracking and anti-jamming performance. (3) the hardware design and software development of the three degree of freedom manipulator control system based on ARM and the design and development of the APP based on the Android system are introduced. The hardware system controller of three degrees of freedom manipulator can be divided into power module, CAN module, PWM signal processing module, serial module and WiFi module. The software system includes the controller of the manipulator control system, the design and development of the interactive control machine software and the design and development of the Android APP. The control system is low cost and very high performance, and can also control the motion of the manipulator remotely through mobile terminals, such as mobile phone and flat plate, through APP.
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP241

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本文編號：1341790