通用型工业机器人控制器功能软件开发
发布时间：2021-01-17 06:39
随着处理器计算能力的提高,机器人控制器能够支持更多的功能,为控制器开发相应的功能软件,使工业机器人适应不断提高的任务复杂性和操作智能性,是国产机器人控制器的重要研究内容。本文围绕国产工业机器人控制器的开发,系统研究了通用型机器人控制器基本系统和典型扩展功能软件的设计实现。论文首先综述了工业机器人控制器相关技术及开发的国内外研究现状,接着在分析了控制器性能需求和功能需求的基础上,采用“IPC+实时操作系统+实时工业以太网”的控制架构,搭建了“多核处理器+Linux/Xenomai”的软硬件开发平台。然后根据分层化、模块化的设计原则,给出了基于总线的开放式控制器总体架构设计和功能模块划分。结合机器人基本功能需求,详细论述了软PLC模块、运动控制模块、设备接口模块和系统运行管理模块四个基本模块的具体功能和软件实现,并在给出了模块间的通信与同步机制的基础上,重点分析了控制器实时多任务间的协作调度关系;结合机器人智能化需求,详细设计了负责传感器数据采集的力/视觉传感器接口任务和负责力觉信息、图像信息到机器人控制信息转化的力控计算任务、视觉处理任务;针对未来双机器人控制需求,详细设计了负责轨迹规划...
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 工业机器人控制器关键技术研究现状
1.2.1 国内外机器人控制器架构研究现状
1.2.2 国内外机器人力控技术研究现状
1.2.2.1 机器人力感知技术发展现状
1.2.2.2 力控策略研究现状
1.2.3 国内外双机器人控制技术研究现状
1.3 论文研究内容及意义
1.4 论文组织结构
第二章 控制器需求分析与总体设计
2.1 工业机器人控制器需求分析
2.2 工业机器人控制系统总体设计
2.2.1 处理器选择
2.2.2 实时操作系统选择
2.2.3 控制器系统软件总体架构
2.2.4 控制器运行系统功能模块划分
2.3 控制器运行系统分层设计
2.3.1 运行管理层
2.3.2 核心控制层
2.3.3 设备接口层
2.4 本章小结
第三章 控制器基本功能模块开发与多任务协作实现
3.1 控制器基本功能模块开发
3.1.1 系统运行管理模块
3.1.1.1 系统运行管理任务
3.1.1.2 系统运行监控任务
3.1.2 软PLC模块
3.1.3 运动控制模块
3.1.3.1 运动控制管理任务
3.1.3.2 机器人语言解释器任务
3.1.3.3 插补运算器任务
3.1.4 设备接口模块
3.1.4.1 总线接口初始化任务
3.1.4.2 总线接口任务
3.2 实时多任务通信实现
3.2.1 软PLC进程与运动控制进程通信设计
3.2.2 软PLC进程与设备接口进程通信设计
3.2.3 运动控制模块与示教器的交互
3.3 多任务优先级分配及协作运行调度
3.3.1 实时多任务优先级分配
3.3.2 多任务调度运行
3.4 本章小结
第四章 控制器扩展功能模块设计实现
4.1 智能机器人控制系统搭建
4.1.1 六维力传感器选型
4.1.2 相机及镜头选型
4.2 力控与视觉控制模块软件开发
4.2.1 力传感器接口任务
4.2.1.1 通信初始化
4.2.1.2 力的坐标变换
4.2.2 力控计算任务
4.2.2.1 传感器补偿算法
4.2.2.2 工具坐标系下的运动描述
4.2.2.3 基于位置的阻抗控制算法实现
4.2.3 视觉传感器接口任务
4.2.4 视觉处理任务
4.3 双机器人控制模块扩展
4.3.1 双机器人控制模块软件架构
4.3.2 插补运算器任务
4.3.3 双机器人协调任务
4.3.4 双机器人轨迹规划
4.3.4.1 双机器人基坐标系标定
4.3.4.2 基于运动学约束的双机器人轨迹规划
4.4 本章小结
第五章 控制器运行系统功能测试
5.1 控制器功能软件测试平台
5.2 控制器任务模块功能测试
5.2.1 传感器补偿功能测试
5.2.2 双机器人基坐标系标定功能测试
5.3 控制器功能软件集成测试
5.3.1 孔轴装配系统硬件组成
5.3.2 柔顺孔轴装配软件开发
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
作者在攻读硕士学位期间发表的论文
本文编号：2982382
【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 工业机器人控制器关键技术研究现状
1.2.1 国内外机器人控制器架构研究现状
1.2.2 国内外机器人力控技术研究现状
1.2.2.1 机器人力感知技术发展现状
1.2.2.2 力控策略研究现状
1.2.3 国内外双机器人控制技术研究现状
1.3 论文研究内容及意义
1.4 论文组织结构
第二章 控制器需求分析与总体设计
2.1 工业机器人控制器需求分析
2.2 工业机器人控制系统总体设计
2.2.1 处理器选择
2.2.2 实时操作系统选择
2.2.3 控制器系统软件总体架构
2.2.4 控制器运行系统功能模块划分
2.3 控制器运行系统分层设计
2.3.1 运行管理层
2.3.2 核心控制层
2.3.3 设备接口层
2.4 本章小结
第三章 控制器基本功能模块开发与多任务协作实现
3.1 控制器基本功能模块开发
3.1.1 系统运行管理模块
3.1.1.1 系统运行管理任务
3.1.1.2 系统运行监控任务
3.1.2 软PLC模块
3.1.3 运动控制模块
3.1.3.1 运动控制管理任务
3.1.3.2 机器人语言解释器任务
3.1.3.3 插补运算器任务
3.1.4 设备接口模块
3.1.4.1 总线接口初始化任务
3.1.4.2 总线接口任务
3.2 实时多任务通信实现
3.2.1 软PLC进程与运动控制进程通信设计
3.2.2 软PLC进程与设备接口进程通信设计
3.2.3 运动控制模块与示教器的交互
3.3 多任务优先级分配及协作运行调度
3.3.1 实时多任务优先级分配
3.3.2 多任务调度运行
3.4 本章小结
第四章 控制器扩展功能模块设计实现
4.1 智能机器人控制系统搭建
4.1.1 六维力传感器选型
4.1.2 相机及镜头选型
4.2 力控与视觉控制模块软件开发
4.2.1 力传感器接口任务
4.2.1.1 通信初始化
4.2.1.2 力的坐标变换
4.2.2 力控计算任务
4.2.2.1 传感器补偿算法
4.2.2.2 工具坐标系下的运动描述
4.2.2.3 基于位置的阻抗控制算法实现
4.2.3 视觉传感器接口任务
4.2.4 视觉处理任务
4.3 双机器人控制模块扩展
4.3.1 双机器人控制模块软件架构
4.3.2 插补运算器任务
4.3.3 双机器人协调任务
4.3.4 双机器人轨迹规划
4.3.4.1 双机器人基坐标系标定
4.3.4.2 基于运动学约束的双机器人轨迹规划
4.4 本章小结
第五章 控制器运行系统功能测试
5.1 控制器功能软件测试平台
5.2 控制器任务模块功能测试
5.2.1 传感器补偿功能测试
5.2.2 双机器人基坐标系标定功能测试
5.3 控制器功能软件集成测试
5.3.1 孔轴装配系统硬件组成
5.3.2 柔顺孔轴装配软件开发
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
作者在攻读硕士学位期间发表的论文
本文编号：2982382
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/2982382.html
