【摘要】：針對目前我國服務機器人機械臂結構復雜、質量過沉、電機使用效率低,不能滿足服務機器人機械臂輕量化、靈巧化要求。本文從服務機器人機械臂輕量化、靈巧化出發(fā),提出了推拉軟軸連桿機構傳動方式,完成了服務機器人本體設計�；谠摍C械臂運動特點開發(fā)了運動控制器和運動控制軟件。在機械結構設計方面,采用推拉軟軸連桿機構傳動方式,將服務機器人各關節(jié)轉動電機安裝在底盤上,在此基礎上完成了服務機器人三維模型設計與樣機制作。重點進行了服務機器人機械臂的設計,利用動力學仿真軟件驗證了該機械臂傳動方案的可行性,對比了在相同驅動電機的條件下,推拉軟軸連桿機構傳動方式較傳統傳動方式實現了負載能力的大幅提升。實現了力矩空間無障礙高效傳輸,簡化結構,降低開發(fā)成本。在運動控制器設計方面,根據機械臂運動特點,控制器設計采用主從管理架構,極大程度提高了控制器多任務并行運行效率。為解決傳統步進電機驅動與控制分開造成的控制器體積大、成本高問題,重點進行了步進電機一體化運動控制模塊的設計。為滿足服務機器人后續(xù)控制要求,設計了控制器擴展模塊。在軟件控制程序設計方面,根據機械臂與運動控制器的應用特點,完成了μC/OS-III操作系統在主從MCU上的移植與控制器各模塊功能測試。經過基本測試,所設計的服務機器人機械臂及控制系統的各個關鍵技術運行正常,并能實現相應的功能,結果證明了整體設計方案是正確可行的,為服務機器人機械臂的后續(xù)發(fā)展提供了較好的支撐。
[Abstract]:At present, the structure of service robot manipulator in our country is complex, the mass is oversunk, and the efficiency of motor is low, so it can not meet the requirements of lightweight and dexterity of service robot manipulator. In this paper, starting from the lightweight and dexterous manipulator of service robot, the transmission mode of push-pull flexible shaft linkage mechanism is put forward, and the design of service robot body is completed. Based on the motion characteristics of the manipulator, a motion controller and motion control software are developed. In the aspect of mechanical structure design, the driving mode of push-pull flexible shaft linkage mechanism is adopted, and the rotating motor of each joint of the service robot is mounted on the chassis. On this basis, the 3D model design and prototype manufacture of the service robot are completed. The design of the robot manipulator is emphasized, and the feasibility of the transmission scheme is verified by using the dynamic simulation software, and the conditions of the same driving motor are compared. Compared with the traditional transmission mode, the push-pull flexible shaft linkage mechanism achieves a large increase in load capacity. The torque space can be transmitted efficiently, simplify the structure and reduce the development cost. In the design of motion controller, according to the characteristics of manipulator motion, the controller is designed with master-slave management architecture, which greatly improves the efficiency of multi-task parallel operation of controller. In order to solve the problems of large volume and high cost caused by the separation of stepping motor drive and control, the design of step motor integrated motion control module is carried out. In order to meet the requirement of the service robot, the controller extension module is designed. In the aspect of software control program design, according to the application characteristics of manipulator and motion controller, the transplant of 渭 C/OS-III operating system on master-slave MCU and the function test of controller modules are completed. After the basic test, the key technologies of the robot manipulator and control system are running normally, and the corresponding functions can be realized. The results show that the overall design scheme is correct and feasible. It provides a good support for the development of robot manipulator.
【學位授予單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【參考文獻】

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本文編號：2419621