多關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2021-02-08 09:01
多關(guān)節(jié)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中已得到了廣泛的應(yīng)用,隨著國家智能生產(chǎn)的發(fā)展,在很多環(huán)境下對(duì)機(jī)器人都提出了更高的要求,如人機(jī)交互,多機(jī)器人協(xié)同等,這不僅要求機(jī)器人要具備動(dòng)態(tài)的路徑規(guī)劃,還要有主動(dòng)避障、末端受力控制等功能。本文研究的對(duì)象是高鐵車廂車窗安裝機(jī)器人,該機(jī)器人同樣也需要具備人機(jī)協(xié)助,末端受力控制等功能。首先,通過對(duì)國內(nèi)外機(jī)器人控制系統(tǒng)現(xiàn)狀的分析,結(jié)合多關(guān)節(jié)機(jī)器人的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),提出了多關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。對(duì)多關(guān)節(jié)機(jī)器人控制算法、運(yùn)動(dòng)控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)等部分進(jìn)行了理論分析。?其次,本文在基于阻抗控制理論的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了自適應(yīng)阻抗控制策略的研究,為改進(jìn)機(jī)器人位置和力跟蹤的實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性,提出了一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人模糊自適應(yīng)阻抗控制算法。運(yùn)用模糊控制對(duì)目標(biāo)阻抗控制系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。最后在MATLAB/SIMULINK中分別建立了多關(guān)節(jié)機(jī)器人自適應(yīng)阻抗控制算法和模糊自適應(yīng)阻抗控制算法仿真模型,通過仿真結(jié)果可知,模糊自適應(yīng)阻抗控制算法具有很好的平滑性和穩(wěn)定性,能有效地適應(yīng)環(huán)境的變化。最后,建立了測(cè)試平臺(tái),完成了基于DSP的機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和軟、硬件實(shí)現(xiàn)。完成了以TMS320...
【文章來源】:湖南工業(yè)大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景和意義
1.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀
1.3 論文主要研究內(nèi)容
第二章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
2.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)總體方案
2.2 多關(guān)節(jié)機(jī)器人力控制算法研究
2.2.1 阻抗控制算法研究
2.2.2 自適應(yīng)阻抗控制算法研究
2.3 控制系統(tǒng)的硬件模塊介紹
2.4 本章小結(jié)
第三章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的模糊自適應(yīng)阻抗控制研究
3.1 機(jī)器人模型的建立
3.2 自適應(yīng)控制算法仿真研究
3.2.2 算法在無接觸時(shí)位置跟蹤仿真
3.2.3 算法在接觸環(huán)境下的力跟蹤仿真
3.3 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的模糊自適應(yīng)阻抗控制研究
3.3.1 模糊控制理論分析
3.3.2 阻抗參數(shù)的模糊調(diào)整法
3.3.3 算法在無接觸時(shí)位置跟蹤仿真
3.3.4 算法在接觸環(huán)境下的力跟蹤仿真
3.4 二種阻抗控制算法比較
3.5 本章小結(jié)
第四章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人伺服電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
4.1 伺服系統(tǒng)性能指標(biāo)
4.2 機(jī)器人交流伺服控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)
4.3 系統(tǒng)DSP控制模塊電路設(shè)計(jì)
4.3.1 TMS320F2812功能介紹
4.3.2 供電電源電路
4.3.3 外圍電路設(shè)計(jì)
4.3.4 位置和速度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
4.4 系統(tǒng)主電路與功率驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
4.4.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)
4.4.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
4.4.3 隔離電路的設(shè)計(jì)
4.4.4 信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)電路的設(shè)計(jì)
4.5 電路電磁兼容的設(shè)計(jì)
4.6 本章小結(jié)
第五章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究
5.1 DSP開發(fā)軟件介紹
5.2 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
5.3 控制系統(tǒng)中斷子程序設(shè)計(jì)
5.3.1 系統(tǒng)SVPWM程序設(shè)計(jì)
5.3.2 系統(tǒng)位置和轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)
5.3.3 系統(tǒng)PID控制器程序設(shè)計(jì)
5.4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹
5.4.1 實(shí)驗(yàn)功能模塊介紹
5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]伺服電機(jī)的功能與作用闡析[J]. 路陽,林桁. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(09)
[2]基于DSP的步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 孫德,樂貴高,高繼良,申浩. 機(jī)床與液壓. 2012(10)
[3]基于DSP控制的IPM數(shù)字化電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李長詩,王素梅. 微電機(jī). 2010(04)
[4]印刷機(jī)無軸傳動(dòng)技術(shù)[J]. 管力明. 印刷雜志. 2009(12)
[5]永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)檢測(cè)電路[J]. 凌有鑄,劉丙友. 機(jī)電工程. 2007(06)
[6]在未知環(huán)境下面向位控機(jī)器人的力/位混合控制[J]. 李二超,李煒. 煤炭學(xué)報(bào). 2007(06)
[7]機(jī)械手控制算法研究[J]. 王芳,杜志法. 科技信息. 2007(10)
[8]基于DSP技術(shù)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀[J]. 唐良瑞,祁兵,龔鋼軍. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2006(13)
[9]交流伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 姜淑忠. 中小型電機(jī). 2005(01)
[10]一種新的雙連桿柔性臂機(jī)器人混合控制策略[J]. 戴學(xué)豐,孫立寧,蔡鶴皋. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(S1)
博士論文
[1]手臂康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 楊勇.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[2]不確定環(huán)境下機(jī)器人柔順控制及可視化仿真的研究[D]. 王憲倫.山東大學(xué) 2006
碩士論文
[1]碼垛機(jī)器人腰關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 徐卉.濟(jì)南大學(xué) 2016
[2]農(nóng)業(yè)機(jī)器人用永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 劉飛宇.江蘇大學(xué) 2016
[3]六軸工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 施文龍.武漢科技大學(xué) 2015
[4]UPR100弧焊機(jī)器人焊縫跟蹤控制策略[D]. 鄭潔.武漢科技大學(xué) 2015
[5]基于DSP的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研制[D]. 肖宇連.江西理工大學(xué) 2014
[6]噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 江五講.華中科技大學(xué) 2014
[7]工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 牛宗賓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[8]焊接機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 舒秀平.湖南大學(xué) 2013
[9]面向飛機(jī)制孔的爬行、定位一體化冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人研究[D]. 劉冬.上海交通大學(xué) 2013
[10]交流永磁伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速性能研究[D]. 丁偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
本文編號(hào):3023679
【文章來源】:湖南工業(yè)大學(xué)湖南省
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 選題背景和意義
1.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)的發(fā)展與現(xiàn)狀
1.3 論文主要研究內(nèi)容
第二章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
2.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)總體方案
2.2 多關(guān)節(jié)機(jī)器人力控制算法研究
2.2.1 阻抗控制算法研究
2.2.2 自適應(yīng)阻抗控制算法研究
2.3 控制系統(tǒng)的硬件模塊介紹
2.4 本章小結(jié)
第三章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的模糊自適應(yīng)阻抗控制研究
3.1 機(jī)器人模型的建立
3.2 自適應(yīng)控制算法仿真研究
3.2.2 算法在無接觸時(shí)位置跟蹤仿真
3.2.3 算法在接觸環(huán)境下的力跟蹤仿真
3.3 多關(guān)節(jié)機(jī)器人的模糊自適應(yīng)阻抗控制研究
3.3.1 模糊控制理論分析
3.3.2 阻抗參數(shù)的模糊調(diào)整法
3.3.3 算法在無接觸時(shí)位置跟蹤仿真
3.3.4 算法在接觸環(huán)境下的力跟蹤仿真
3.4 二種阻抗控制算法比較
3.5 本章小結(jié)
第四章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人伺服電機(jī)控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
4.1 伺服系統(tǒng)性能指標(biāo)
4.2 機(jī)器人交流伺服控制系統(tǒng)硬件總體設(shè)計(jì)
4.3 系統(tǒng)DSP控制模塊電路設(shè)計(jì)
4.3.1 TMS320F2812功能介紹
4.3.2 供電電源電路
4.3.3 外圍電路設(shè)計(jì)
4.3.4 位置和速度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)
4.4 系統(tǒng)主電路與功率驅(qū)動(dòng)模塊設(shè)計(jì)
4.4.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)
4.4.2 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)
4.4.3 隔離電路的設(shè)計(jì)
4.4.4 信號(hào)檢測(cè)與保護(hù)電路的設(shè)計(jì)
4.5 電路電磁兼容的設(shè)計(jì)
4.6 本章小結(jié)
第五章 多關(guān)節(jié)機(jī)器人伺服系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究
5.1 DSP開發(fā)軟件介紹
5.2 控制系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)
5.3 控制系統(tǒng)中斷子程序設(shè)計(jì)
5.3.1 系統(tǒng)SVPWM程序設(shè)計(jì)
5.3.2 系統(tǒng)位置和轉(zhuǎn)速程序設(shè)計(jì)
5.3.3 系統(tǒng)PID控制器程序設(shè)計(jì)
5.4 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹
5.4.1 實(shí)驗(yàn)功能模塊介紹
5.4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]伺服電機(jī)的功能與作用闡析[J]. 路陽,林桁. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2016(09)
[2]基于DSP的步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 孫德,樂貴高,高繼良,申浩. 機(jī)床與液壓. 2012(10)
[3]基于DSP控制的IPM數(shù)字化電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 李長詩,王素梅. 微電機(jī). 2010(04)
[4]印刷機(jī)無軸傳動(dòng)技術(shù)[J]. 管力明. 印刷雜志. 2009(12)
[5]永磁同步電機(jī)交流伺服系統(tǒng)檢測(cè)電路[J]. 凌有鑄,劉丙友. 機(jī)電工程. 2007(06)
[6]在未知環(huán)境下面向位控機(jī)器人的力/位混合控制[J]. 李二超,李煒. 煤炭學(xué)報(bào). 2007(06)
[7]機(jī)械手控制算法研究[J]. 王芳,杜志法. 科技信息. 2007(10)
[8]基于DSP技術(shù)的電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)儀[J]. 唐良瑞,祁兵,龔鋼軍. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用. 2006(13)
[9]交流伺服運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的開發(fā)[J]. 姜淑忠. 中小型電機(jī). 2005(01)
[10]一種新的雙連桿柔性臂機(jī)器人混合控制策略[J]. 戴學(xué)豐,孫立寧,蔡鶴皋. 華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2004(S1)
博士論文
[1]手臂康復(fù)機(jī)器人系統(tǒng)研究[D]. 楊勇.哈爾濱工程大學(xué) 2009
[2]不確定環(huán)境下機(jī)器人柔順控制及可視化仿真的研究[D]. 王憲倫.山東大學(xué) 2006
碩士論文
[1]碼垛機(jī)器人腰關(guān)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D]. 徐卉.濟(jì)南大學(xué) 2016
[2]農(nóng)業(yè)機(jī)器人用永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)[D]. 劉飛宇.江蘇大學(xué) 2016
[3]六軸工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 施文龍.武漢科技大學(xué) 2015
[4]UPR100弧焊機(jī)器人焊縫跟蹤控制策略[D]. 鄭潔.武漢科技大學(xué) 2015
[5]基于DSP的永磁同步電機(jī)伺服控制系統(tǒng)研制[D]. 肖宇連.江西理工大學(xué) 2014
[6]噴涂機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 江五講.華中科技大學(xué) 2014
[7]工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 牛宗賓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[8]焊接機(jī)器人伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 舒秀平.湖南大學(xué) 2013
[9]面向飛機(jī)制孔的爬行、定位一體化冗余驅(qū)動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人研究[D]. 劉冬.上海交通大學(xué) 2013
[10]交流永磁伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速性能研究[D]. 丁偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2012
本文編號(hào):3023679
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