作為機(jī)器人家族的一員,索牽引并聯(lián)機(jī)器人已被廣泛應(yīng)用于航空航天、災(zāi)害救援、攝影錄像、醫(yī)療康復(fù)等領(lǐng)域。然而,相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人,索牽引并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制面臨更大的挑戰(zhàn)。例如,繩索只能承受軸向張力,并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有強(qiáng)耦合等。因此,本文以立面三自由度四索牽引并聯(lián)機(jī)器人為研究對(duì)象,提出基于ARM+FPGA的控制方案,并完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)�？刂葡到y(tǒng)方案設(shè)計(jì):首先,充分考慮滑輪包角問題,建立繩索-滑輪的分析模型,并完成機(jī)構(gòu)的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解。然后,借助ADAMS軟件完成機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)建模并得到索力的變化規(guī)律。最后,在上述分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合不同控制方案的特點(diǎn),提出ARM主控模塊+FPGA驅(qū)動(dòng)模塊的控制系統(tǒng)方案。軌跡規(guī)劃:運(yùn)動(dòng)控制與規(guī)劃作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心,直接影響著機(jī)器人的執(zhí)行精度和工作效率。針對(duì)軌跡規(guī)劃完成了以下四部分工作:(1)利用靜力學(xué)螺旋平衡方程求解有限拉力條件下末端執(zhí)行器的工作空間。(2)借助三次B樣條曲線完成運(yùn)動(dòng)軌跡的插值擬合。(3)提出一種基于改進(jìn)型SCCA凸輪曲線的加減速算法。(4)在上述工作的基礎(chǔ)上,基于連續(xù)小線段插補(bǔ)法實(shí)現(xiàn)了對(duì)末端執(zhí)行器運(yùn)動(dòng)軌跡的規(guī)劃�？刂葡到y(tǒng)軟件開發(fā):一方面,配置ARM...

【文章頁(yè)數(shù)】：99 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
符號(hào)對(duì)照表
縮略語(yǔ)對(duì)照表
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 索牽引并聯(lián)機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.1 索牽引并聯(lián)機(jī)器人國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 索牽引并聯(lián)機(jī)器人國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 控制系統(tǒng)發(fā)展概述
        1.3.1 控制系統(tǒng)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)
        1.3.3 控制系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排
第二章 索牽引并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)建模分析
        2.2.1 立面三自由度四索牽引并聯(lián)機(jī)器人模型
        2.2.2 繩索-滑輪系統(tǒng)建模
        2.2.3 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        2.2.4 動(dòng)力學(xué)分析
    2.3 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
        2.3.1 控制系統(tǒng)需求分析
        2.3.2 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比較
        2.3.3 控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 笛卡爾空間軌跡規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 工作空間分析
        3.2.1 靜力學(xué)分析
        3.2.2 數(shù)值仿真
    3.3 軌跡插值擬合算法
        3.3.1 三次B樣條插值擬合
        3.3.2 數(shù)值仿真
    3.4 軌跡過渡處理
        3.4.1 軌跡轉(zhuǎn)折點(diǎn)圓弧過渡處理
        3.4.2 電機(jī)方向改變點(diǎn)處理
    3.5 末端執(zhí)行器加減速算法
        3.5.1 改進(jìn)型SCCA凸輪運(yùn)動(dòng)曲線
        3.5.2 數(shù)值仿真
    3.6 末端執(zhí)行器軌跡規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)
        3.6.1 插補(bǔ)誤差
        3.6.2 插補(bǔ)步長(zhǎng)計(jì)算
        3.6.3 連續(xù)小線段插補(bǔ)法
        3.6.4 控制指令生成
    3.7 本章小結(jié)
第四章 索牽引并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件開發(fā)
    4.1 引言
    4.2 ARM主控模塊開發(fā)
        4.2.1 開發(fā)環(huán)境配置
        4.2.2 Linux系統(tǒng)移植
        4.2.3 基于Qt的控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)
    4.3 FPGA驅(qū)動(dòng)模塊開發(fā)
        4.3.1 數(shù)據(jù)通信子模塊
        4.3.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)子模塊
    4.4 本章小節(jié)
第五章 立面三自由度四索牽引并聯(lián)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)裝置
        5.2.1 實(shí)物模型
        5.2.2 位姿測(cè)量方案
        5.2.3 索力測(cè)量方案
    5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
        5.3.1二自由度運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        5.3.2三自由度運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)
        5.3.3 誤差的分析與改進(jìn)
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介



本文編號(hào)：3779046