本文選題：機(jī)器人 + 運(yùn)動(dòng)控制器��； 參考：《北京石油化工學(xué)院》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國(guó)勞動(dòng)力成本的快速上漲,使用工業(yè)機(jī)器人推動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)的升級(jí)改造成為發(fā)展趨勢(shì)。生產(chǎn)鋼鍬等工具的中小型制造企業(yè)對(duì)專(zhuān)業(yè)用于從事鋼鍬生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)器人有著迫切需求,但是市場(chǎng)上此類(lèi)機(jī)器人卻十分罕見(jiàn)且價(jià)格昂貴。因此研發(fā)成本低、性能穩(wěn)定可靠的搬運(yùn)機(jī)器人,代替人工作業(yè),成為當(dāng)務(wù)之急。運(yùn)動(dòng)控制器是機(jī)器人控制系統(tǒng)的核心,其性能優(yōu)劣直接影響機(jī)器人的工作。本文針對(duì)研發(fā)的六自由度搬運(yùn)機(jī)器人,基于PC+運(yùn)動(dòng)控制器的開(kāi)放式控制系統(tǒng)架構(gòu),進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制器的設(shè)計(jì)研究。旨在研發(fā)一款開(kāi)放程度高、價(jià)格低廉、易于操作的運(yùn)動(dòng)控制器,用于控制機(jī)器人完成鋼鍬生產(chǎn)中的搬運(yùn)作業(yè)。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)六自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析。分析六自由度機(jī)器人的特點(diǎn),研究其運(yùn)動(dòng)學(xué)理論及運(yùn)動(dòng)控制方式,明確機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制需求,為運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)計(jì)提供依據(jù)。(2)六自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器硬件設(shè)計(jì)。采用ARM+FPGA的架構(gòu),設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)控制器硬件方案;采用模塊化設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)以太網(wǎng)、RS232和CAN總線(xiàn)通信接口,實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通信;設(shè)計(jì)光耦合隔離的脈沖加方向信號(hào)接口、增量式編碼器信號(hào)接口,完成伺服電機(jī)控制;設(shè)計(jì)片外高速SDRAM,完成ARM處理器的存儲(chǔ)擴(kuò)展;并設(shè)計(jì)通用I/O接口,完成機(jī)器人末端執(zhí)行器的控制。(3)六自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器軟件設(shè)計(jì)。編寫(xiě)ARM控制程序,完成通信、數(shù)據(jù)處理、電機(jī)控制等功能;設(shè)計(jì)FPGA可編程邏輯,完成電機(jī)伺服控制;采用Visual Studio開(kāi)發(fā)上位機(jī)軟件,協(xié)同運(yùn)動(dòng)控制器完成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。(4)六自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制器的功能測(cè)試。搭建測(cè)試系統(tǒng),完成控制器通信功能、脈沖信號(hào)產(chǎn)生功能、編碼器信號(hào)接收功能測(cè)試;并通過(guò)機(jī)器人定位控制精度測(cè)試,驗(yàn)證運(yùn)動(dòng)控制器能否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
[Abstract]:With the rapid increase of labor cost in our country, the use of industrial robots to promote the upgrading of traditional manufacturing industry has become a trend of development. Small and medium-sized manufacturers of tools such as steel spades have an urgent need for robots that specialize in the production of steel spades, but such robots are rare and expensive in the market. Therefore, research and development of low cost, stable and reliable handling robot, instead of manual work, has become an urgent task. Motion controller is the core of robot control system, and its performance directly affects the work of robot. In this paper, the design and research of the motion controller based on the open control system architecture of PC motion controller are carried out for the six degree of freedom moving robot. The aim of this paper is to develop a motion controller with high openness, low price and easy to operate, which can be used to control the robot to complete the handling of steel spades. The main contents are as follows: (1) six-DOF robot motion analysis. This paper analyzes the characteristics of six-degree-of-freedom robot, studies its kinematics theory and motion control mode, defines the robot motion control requirements, and provides the basis for the design of motion controller. (2) hardware design of six-degree-of-freedom robot motion controller. The hardware scheme of motion controller is designed based on arm FPGA, the communication interface between Ethernet RS232 and can bus is designed by modularization, and the interface of pulse and direction signal is designed. Incremental encoder signal interface, complete servo motor control, design out-of-chip high-speed SDRAM to complete the arm processor storage expansion, and design a general I / O interface, The control of the robot end actuator is completed. (3) the software design of the robot motion controller with six degrees of freedom. Write arm control program, complete communication, data processing, motor control and other functions; design FPGA programmable logic, complete motor servo control; use Visual Studio to develop upper computer software, (4) the function test of the six-degree-of-freedom robot motion controller. Build a testing system, complete the communication function of controller, pulse signal generation function, encoder signal receiving function test, and through the robot positioning control precision test, verify whether the motion controller can meet the design requirements.
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：TP242

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2079676