本文關(guān)鍵詞：基于CANopen的機(jī)械臂控制器軟件設(shè)計

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【摘要】：控制器是機(jī)器人系統(tǒng)的核心部件之一,擔(dān)負(fù)著運(yùn)動控制、狀態(tài)監(jiān)控以及底層通信等任務(wù)。本文討論了一種以CAN作為低層通信總線、以CANopen作為高層通信協(xié)議、以PC+分布式驅(qū)動器作為硬件平臺的機(jī)械臂控制器實(shí)現(xiàn)方案,并對控制器軟件架構(gòu)及部分模塊進(jìn)行了描述。首先,簡要介紹了機(jī)械臂的硬件架構(gòu),并對其中與控制器相關(guān)的部分進(jìn)行了介紹,包括工控機(jī)、CAN-USB轉(zhuǎn)接器、驅(qū)動器以及機(jī)械臂結(jié)構(gòu)。其次,研究了機(jī)械臂的運(yùn)動學(xué)。以齊次變換矩陣描述剛體的位姿,利用改進(jìn)DH法描述連桿坐標(biāo)系及連桿參數(shù),進(jìn)而列出連桿變換表達(dá)式以及位姿正運(yùn)動學(xué)方程,求解了速度正運(yùn)動學(xué)方程中的雅可比矩陣以及位姿逆運(yùn)動學(xué)方程。然后,實(shí)現(xiàn)了控制驅(qū)動器的通用CANopen主站。分析了 CAN報文,介紹并實(shí)現(xiàn)了 CiA301通信子協(xié)議與CiADSP-402設(shè)備子協(xié)議中的相關(guān)內(nèi)容,并對實(shí)現(xiàn)的CANopen主站的實(shí)時性進(jìn)行了分析與實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明實(shí)時性較好。最后,對設(shè)計與實(shí)現(xiàn)的控制器軟件中的部分模塊進(jìn)行了描述。在CANopen主站基礎(chǔ)上添加了用于控制機(jī)械臂的功能,討論了位置插值模塊與狀態(tài)更新模塊的理論基礎(chǔ)與實(shí)現(xiàn)方式,并對二者進(jìn)行了測試。實(shí)踐證明,該控制器軟件具有可行性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP241

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本文編號：1278274