發(fā)布時間：2022-01-10 08:01

　　機(jī)器人技術(shù),綜合機(jī)械設(shè)計、材料學(xué)、電路電子、伺服驅(qū)動、計算機(jī)科學(xué)、自動控制、通信等前沿學(xué)科與技術(shù),是眾多重要學(xué)科的綜合實(shí)驗(yàn)平臺。本論文以體操機(jī)器人設(shè)計為切入點(diǎn),系統(tǒng)地闡述體操機(jī)器人機(jī)械設(shè)計、電路設(shè)計、嵌入式控制軟件設(shè)計及上位機(jī)編程軟件設(shè)計等各個環(huán)節(jié),為機(jī)器人的研究及NXP微控制器的使用提供良好的參考,為圖像識別、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法的研究提供良好的實(shí)驗(yàn)平臺。首先介紹當(dāng)前各類關(guān)節(jié)型機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀,深入了解其性能及特點(diǎn)。針對體操機(jī)器人競賽的要求,研究常見的體操機(jī)器人的結(jié)構(gòu)及控制特點(diǎn),選用總線舵機(jī)作為動力元件,并搭建實(shí)驗(yàn)平臺分析總線舵機(jī)性能特點(diǎn),TS-315總線舵機(jī)角位移誤差在1.8°以內(nèi),沒有加速度沖擊和速度超調(diào)。通過SolidWorks設(shè)計體操機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)并通過Altium Designer09設(shè)計其硬件電路。選用恩智浦的KE15Z系列微控制器,設(shè)計其核心電路及外圍電路,包括電源電路、MOS管開關(guān)電路、ZigBee串口通信電路、舵機(jī)驅(qū)動電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、EEPROM外存儲器電路等。其次設(shè)計體操機(jī)器人控制系統(tǒng)嵌入式軟件及上位機(jī)動作編程軟件。根據(jù)體操機(jī)器人控制要求及硬件電路特點(diǎn),設(shè)計KE15... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(華東)山東省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-2串聯(lián)機(jī)器人Fig1-2Seriesrobot

中國石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文1第一章緒論1.1研究背景近些年來，世界上工業(yè)比較發(fā)達(dá)的國家，如德國、美國、日本等，都已經(jīng)建立了比較完備的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)體系，并逐步發(fā)展起來少數(shù)占據(jù)主導(dǎo)地位的機(jī)器人龍頭企業(yè)，如發(fā)那科、ABB（艾波比機(jī)器人公司）、Yaskawa（安川機(jī)器人公司）、Kuka（庫卡機(jī)器人公司）以及谷歌等，這些企業(yè)力求在國際上保持領(lǐng)先態(tài)勢。我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)起步較晚，但是在國家政策及市場刺激下，也發(fā)展起來一批優(yōu)秀的工業(yè)機(jī)器人公司，如新松機(jī)器人、大疆無人機(jī)、廣州數(shù)控等。我國工業(yè)機(jī)器人市場潛力巨大，機(jī)器人代替人類進(jìn)行重復(fù)性體力勞動的趨勢不可逆轉(zhuǎn)，各類關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人（如圖1-1，1-2所示）發(fā)展迅速，應(yīng)用范圍日益廣泛，在搬運(yùn)、碼垛、焊接、噴漆、組裝等工藝流程中的優(yōu)勢日趨明顯。圖1-1并聯(lián)機(jī)器人圖1-2串聯(lián)機(jī)器人Fig1-1ParallelrobotFig1-2Seriesrobot在醫(yī)療康復(fù)、教育娛樂、家庭服務(wù)等領(lǐng)域，機(jī)器人發(fā)展空間巨大[1]。例如，在未來臨床治療的某些方面，多關(guān)節(jié)手術(shù)機(jī)器人依靠其高運(yùn)行精度將比人類更加優(yōu)秀。在教育娛樂領(lǐng)域，機(jī)器人作為一個備受好評的寓教于樂的產(chǎn)品之一，深受孩子們的喜愛[2]。為了培養(yǎng)大學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新能力，不斷推進(jìn)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的研究與發(fā)展，國內(nèi)先后涌現(xiàn)出一系列機(jī)器人大賽，如全國機(jī)器人大賽暨國際公開賽、RoboCup、國際機(jī)器人奧林匹克競賽等。機(jī)器人比賽已經(jīng)發(fā)展為培養(yǎng)學(xué)生科研興趣，提高動手實(shí)踐能力的有效途徑之一。本論文難點(diǎn)有：（1）機(jī)器人具有十一個自由度，需要控制多個執(zhí)行器（總線舵機(jī)）同時運(yùn)動；（2）基于將NXP的KE15Z微控制器，應(yīng)用于體操機(jī)器人的控制；

中國石油大學(xué)（華東）碩士學(xué)位論文2（3）控制系統(tǒng)需要較強(qiáng)抗干擾及抗碰撞需求；（4）基于Qt集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)體操上位機(jī)動作編程軟件。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀近年來，各個領(lǐng)域關(guān)節(jié)型機(jī)器人發(fā)展迅猛。在工業(yè)領(lǐng)域，ABB艾波比機(jī)器人公司專注于自動化及機(jī)器人技術(shù)。其多關(guān)節(jié)型機(jī)器人、協(xié)作機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人、噴涂機(jī)器人等各個系列關(guān)節(jié)型機(jī)器人性能均居世界前列，其IRB系列多關(guān)節(jié)型機(jī)器人負(fù)載能力最大達(dá)到500kg，工作范圍最大達(dá)到3.5m。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展提高了工業(yè)生產(chǎn)的生產(chǎn)效率，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了車間的安全水平。一些危險或者危害人體健康的生產(chǎn)工序采用機(jī)器人，則會極大地保障人類的自身安全和健康[3]。圖1-3ABBIRB7600多關(guān)節(jié)機(jī)器人Fig1-3ABBIRB7600multijointrobot我國的工業(yè)機(jī)器人在政策和市場的刺激下發(fā)展迅速，在沈陽自動化研究所的支持下，新松機(jī)器人自動化股份公司在國內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)處于龍頭地位。其產(chǎn)品范圍廣，研發(fā)出多系列功能的機(jī)器人，包括移動機(jī)器人、松康醫(yī)療機(jī)器人、碼垛機(jī)器人、智能物流裝備、智能交通裝備等，廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)常其全新SRB360/500A系列機(jī)型作為重載級的機(jī)器人提供了非常大的作業(yè)空間，采用鋼性的手臂設(shè)計，提升了手臂負(fù)載能力，擴(kuò)大了適用范圍。水平搬運(yùn)能力重達(dá)500kg，作用半徑長達(dá)約2525mm[3]。工業(yè)機(jī)器人的軌跡規(guī)劃算法廣泛用于自動化生產(chǎn)線。此外，還通過傳感器的反饋調(diào)節(jié)簡化編程過程及提高機(jī)器人的自動化程度，因而工業(yè)機(jī)器人的實(shí)用性不斷提高[4]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3580349