發(fā)布時(shí)間：2017-05-02 05:01

  本文關(guān)鍵詞：三環(huán)控制機(jī)器人集成關(guān)節(jié)及兩自由度輕量型機(jī)器人研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人雖然依然廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造領(lǐng)域,但卻無(wú)法滿(mǎn)足人們?cè)谏a(chǎn)、生活、娛樂(lè)、醫(yī)療和服務(wù)等方面的更高需求,人們需要更為輕便、更為集成、更為智能的機(jī)器人,并要求機(jī)器人能夠安全的與人協(xié)作�；诩申P(guān)節(jié)的輕量型機(jī)器人將驅(qū)控電路板和各類(lèi)傳感器集成于機(jī)器人本體內(nèi)部,同時(shí)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更為緊湊和輕便,基于多傳感器融合的力矩控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制和機(jī)器學(xué)習(xí)等控制方法也使得機(jī)器人更為智能化和更具安全性,能夠完成復(fù)雜的任務(wù)以及與人安全協(xié)作。但一方面現(xiàn)有集成關(guān)節(jié)輕量型機(jī)器人一般只集成了力矩傳感器和位置傳感器,實(shí)現(xiàn)的智能控制有限;另一方面現(xiàn)有的集成關(guān)節(jié)輕量型機(jī)器人內(nèi)部所使用的都是昂貴的絕對(duì)式編碼器以及力矩傳感器,這大大增加了機(jī)器人的成本。本文的主要工作就是完成集成關(guān)節(jié)樣機(jī)的研發(fā),并提出使用六相增量式編碼器及Flash寫(xiě)入的方法實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)絕對(duì)位置信息的獲取,一定程度上降低機(jī)器人成本;另外完成兩自由度輕量機(jī)器人樣機(jī)研發(fā)并實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電腦端上位機(jī)控制。以本文研發(fā)的樣機(jī)為基礎(chǔ),希望在后續(xù)工作中在機(jī)器人關(guān)節(jié)中集成更多的傳感器,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人智能控制。本文分析了現(xiàn)有的集成關(guān)節(jié)輕量型機(jī)器人產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)和電氣參數(shù)等,確定了本文需要研發(fā)的集成關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)參數(shù)、性能參數(shù)和電氣參數(shù)。根據(jù)分析得到的參數(shù)進(jìn)行集成關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、永磁同步電機(jī)(PMSM)設(shè)計(jì)以及驅(qū)動(dòng)板和控制板的電路設(shè)計(jì)。在研制的集成關(guān)節(jié)樣機(jī)上進(jìn)行了PMSM矢量控制的研究,采用了電流環(huán)、速度環(huán)和位置環(huán)的三環(huán)控制策略,并對(duì)每個(gè)環(huán)路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析;其中的位置環(huán)增加了前饋控制器,并在實(shí)驗(yàn)中對(duì)比了有無(wú)前饋控制器時(shí)的位置控制效果。針對(duì)增量式編碼器無(wú)法在上電時(shí)獲取關(guān)節(jié)絕對(duì)位置信息這一問(wèn)題,提出了采用六相增量式編碼器以及DSP中的Flash寫(xiě)入的方法。該方法實(shí)現(xiàn)了集成關(guān)節(jié)最小的小區(qū)間初始化,并用實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了方法的有效性和準(zhǔn)確性。PC端基于MFC編寫(xiě)了上位機(jī)可視化界面,通過(guò)RS232總線(xiàn)通信方式控制組裝起來(lái)的兩自由度集成關(guān)節(jié)機(jī)器人樣機(jī)。本文設(shè)計(jì)研發(fā)的集成關(guān)節(jié)樣機(jī)采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想,永磁同步電機(jī)根據(jù)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并嵌于關(guān)節(jié)中成一體,驅(qū)動(dòng)板和控制板也集成于關(guān)節(jié)內(nèi)部,關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)上采用了中空結(jié)構(gòu)便于走線(xiàn);采用了增量式編碼器并使用了小區(qū)間初始化的方案獲取關(guān)節(jié)絕對(duì)位置。研制的兩自由度輕量型機(jī)器人樣機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊,組裝方便。
【關(guān)鍵詞】：集成關(guān)節(jié) 輕量型機(jī)器人 矢量控制 小區(qū)間初始化 機(jī)器人控制
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-11
• 1.1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 德國(guó)宇航中心（DLR）輕量型機(jī)器人11-12
• 1.2.2 德國(guó)KUKA公司輕量化機(jī)器人12
• 1.2.3 德國(guó)SCHUNK公司輕量型機(jī)械臂12-13
• 1.2.4 丹麥UNIVERSAL ROBOTS輕量型機(jī)器人13-14
• 1.2.5 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 基于集成關(guān)節(jié)的輕量型機(jī)器人技術(shù)總結(jié)15-17
• 1.3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)15-16
• 1.3.2 電氣結(jié)構(gòu)16
• 1.3.3 關(guān)節(jié)電機(jī)及電機(jī)控制16-17
• 1.4 研究的目的和意義17-18
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 第2章 機(jī)器人機(jī)電一體化設(shè)計(jì)19-33
• 2.1 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)分析19-21
• 2.2 永磁同步電機(jī)分析設(shè)計(jì)21-30
• 2.2.1 電機(jī)拖動(dòng)與設(shè)計(jì)基礎(chǔ)21-25
• 2.2.2 永磁同步電機(jī)參數(shù)分析25-26
• 2.2.3 永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)流程及結(jié)果26-30
• 2.3 集成關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-31
• 2.4 兩自由度輕量型機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第3章 機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)33-40
• 3.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件框架33
• 3.2 系統(tǒng)電源電路33-34
• 3.3 DSP控制電路34-36
• 3.4 功率驅(qū)動(dòng)電路及過(guò)流保護(hù)電路36-37
• 3.5 電流采樣電路37
• 3.6 編碼器電路37-38
• 3.7 串.通信電路38
• 3.8 控制系統(tǒng)電路硬件實(shí)物38-39
• 3.9 本章小結(jié)39-40
• 第4章 集成關(guān)節(jié)控制方案與實(shí)驗(yàn)40-64
• 4.1 電流環(huán)控制及實(shí)驗(yàn)40-48
• 4.1.1 電流環(huán)控制策略與實(shí)現(xiàn)40-44
• 4.1.2 電流環(huán)實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析44-48
• 4.2 速度環(huán)控制與實(shí)驗(yàn)48-53
• 4.2.1 速度環(huán)控制策略與實(shí)現(xiàn)48-50
• 4.2.2 速度環(huán)控制實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析50-53
• 4.3 位置環(huán)控制與實(shí)驗(yàn)53-58
• 4.3.1 位置環(huán)控制策略與實(shí)現(xiàn)53-56
• 4.3.2 位置環(huán)控制實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析56-58
• 4.4 基于增量式編碼器的集成關(guān)節(jié)小區(qū)間初始化方案58-63
• 4.4.1 小區(qū)間初始化方案原理58-61
• 4.4.2 小區(qū)間初始化實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析61-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第5章 2-DOF機(jī)器人控制64-69
• 5.1 2-DOF機(jī)器人結(jié)構(gòu)64-65
• 5.2 通信方式65
• 5.3 PC端上位機(jī)65-66
• 5.4 上位機(jī)控制實(shí)驗(yàn)66-68
• 5.5 本章小結(jié)68-69
• 第6章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69
• 6.2 展望69-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果76-78
• 致謝78

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王光建,梁錫昌,蔣建東;機(jī)器人關(guān)節(jié)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J];機(jī)械傳動(dòng);2004年04期

2 孟慶鑫,李平,郭黎濱,王立權(quán);多機(jī)器人協(xié)作技術(shù)分析及其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];制造業(yè)自動(dòng)化;2004年11期

3 曹曦;趙群飛;馬培蓀;;兩足步行椅機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究[J];上海理工大學(xué)學(xué)報(bào);2007年02期

4 王星;向立莉;梁杰申;;排爆機(jī)器人中的通信實(shí)現(xiàn)[J];微計(jì)算機(jī)信息;2007年11期

5 李振;張玉茹;劉軍傳;;一種基于機(jī)器視覺(jué)的機(jī)器人標(biāo)定方法[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與研究;2007年03期

6 徐敏;;機(jī)器人技術(shù)在機(jī)械加工中的應(yīng)用[J];洪都科技;2007年03期

7 ;適用于機(jī)器人的關(guān)節(jié)模塊[J];航空制造技術(shù);2009年18期

8 丁希侖;徐坤;;一種新型變結(jié)構(gòu)輪腿式機(jī)器人的設(shè)計(jì)與分析[J];中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2009年S1期

9 郭偉;肖滔;胡海燕;李滿(mǎn)天;王鵬飛;;一種連續(xù)型腸道機(jī)器人的通過(guò)性研究與仿真[J];機(jī)械與電子;2010年07期

10 張棟;

本文編號(hào)：340290