基于六自由度并联机器人的运动模拟器设计

发布时间：2020-07-11 07:27

【摘要】：近些年,机器人产业迅猛发展,其中并联机器人以其独有的姿态在这个领域越发明显,在农业、工业、服务等产业都有着非常广的应用,其中六自由度等多自由度并联机器人的应用需求越来越大,六自由度并联机器人由上下两个平台以及上下平台的连接杆组成,是一种并联结构,该机器人平台在航空航天、医疗设备、空间设备、工业分拣及娱乐设施等众多领域有着广泛并且优越的表现。在机器人机械结构满足应用的同时,对其控制系统的要求越加严格和谨慎,因此,对于控制系统的设计与实现更加重要,与此同时,在控制系统基础上的运动控制实现和应用同样重要,非常具有研究价值和意义。本文首先对六自由度并联机器人进行坐标系的建立,在此基础上,分析其逆向运动学和正向运动学问题,为实际控制并联机器人提供理论依据;其次,实现了六自由度并联机器人控制系统硬件设计,包括控制系统结构组成,控制器设计和控制系统电气连接,控制器设计包括核心控制单元和扩展接口单元,并对相关电路进行介绍;紧接着完成了并联机器人控制系统软件设计,包括ARM、FPGA和上位机三部分程序设计,并对软件功能和软件结构进行介绍;再次,实现了六自由度并联机器人的多种运动控制功能;最后,完成了基于六自由度并联机器人的飞行模拟器设计,通过摇杆的控制,飞行模拟软件对飞行过程中人的视觉和听觉进行模拟,机器人位姿变化对飞行过程中人对加速度的感知进行模拟,具体包括飞行模拟器简介、实现原理和建模以及成果展示,验证了理论研究的正确性,并为六自由度并联机器人在其他领域的成功应用提供了保障。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242
【图文】：

图1-1 6自由度Stewart平台机构Fig.1-1 6 degrees of freedom Stewart platform mechanis括正向解和逆向解两个方面。正向解是通过给定和姿态，逆向解是通过机器人手部的位置和姿态人来说，逆向解非常简单，然而正向解却难以都已经有了一定的成果[32]。真选择 Stewart 机器人作为了研究对象，在 Te成果，同时为了解决机器人的正向解，建议使用宁教授根据刚体运动学原理[33]，基于运动坐标速度影响系数的公式，进一步解决了并联机器人处在奇异位形的状态时，其整个操作平台会出现与此同时，机械关节的驱动力将趋于无限大，

主要由上平台、下平台和六个连接上下平台的伸缩杆组成，连接部分为虎克铰，下平台固定不动，由六个伸缩杆的长度变化控制上平台的位置和姿态的变化。图1-2 六自由度并联机器人Fig.1-2 Six-degree-of-freedom parallel robot

轨迹控制和跟踪控制；飞行模拟器应用包含模拟器介绍、模拟器原理和模拟器建模与实现。本文将在后续章节对其各部分内容加以详细介绍。图1-3 研发设计内容Fig.1-3 Research and development design content1.4.2 章节安排本课题针对基于六自由度并联机器人的运动模拟器设计目标，设计并完成了一套六自由度并联机器人的运动控制系统及运动模拟器应用实现。本论文共七章，各章研究内容安排如下：

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本文编号：2750130