6-SPS并联机器人运动仿真与控制系统设计
发布时间：2021-08-16 16:59
本文以6-SPS并联机器人为研究对象,提出了基于AD5436的并联机器人半实物实时在线仿真控制方案。在平台运动学分析的基础上,从虚拟原型建模、运动轨迹规划、参数设定、运动控制仿真以及仿真结果分析等几个层面对6-SPS并联机器人进行了机电一体化仿真研究;在已搭建的物理样机平台上,利用双闭环控制原理,设计基于AD5436的半实物实时在线仿真控制系统,最后通过样机测试,验证了理论分析的正确性与平台控制系统的可行性。主要工作概括如下:1.采用矩阵分析方法,推导出动坐标系和静坐标系间的变换矩阵,建立六自由度并联机构的运动学正反解模型,得到驱动杆伸缩量的计算公式。2.在MATLAB/Simulink中建立了平台位置反解数学模型,进行轨迹规划;给定上平台运动轨迹为螺旋线,得到相应的驱动杆伸缩量,并以此作为运动仿真的样条曲线。3.利用SolidWorks建立六自由度并联机构的三维模型;基于SolidWorks Motion插件对平台进行运动仿真,验证数学模型的正确性和轨迹规划的合理性。4.提出基于PC+AD5436控制板卡的6-SPS并联机器人控制系统硬件设计方案,并结合所需功能,对运动控制板卡与伺服...
【文章来源】：江苏理工学院江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 并联机器人研究现状
1.2.2 基于虚拟样机的仿真技术研究现状
1.2.3 运动控制系统研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 6-SPS并联机器人位置解分析
2.1 引言
2.2 位置反解
2.2.1 坐标系的建立
2.2.2 坐标变换
2.2.3 位置反解方程
2.3 位置正解
2.4 实例验证
2.5 本章小结
第三章 虚拟原型的构建及仿真
3.1 引言
3.2 六自由度平台虚拟原型建模
3.2.1 SolidWorks软件简介
3.2.2 6-SPS并联机器人设计参数
3.2.3 6-SPS并联机器人虚拟原型建模与装配
3.3 基于MATLAB/Simulink建立六自由度平台反解模型
3.3.1 Simulink中建立平台位置反解模型
3.3.2 驱动杆运动轨迹生成
3.3.3 SolidWorksMotion下的运动仿真
3.4 本章小结
第四章 控制系统硬件方案设计
4.1 引言
4.2 功能要求
4.3 控制方案选择
4.4 控制系统硬件组成
4.4.1 工控机
4.4.2 AD5436半实物仿真控制系统
4.4.3 伺服驱动系统
4.5 接口设计
4.6 本章小结
第五章 控制系统软件方案设计
5.1 引言
5.2 功能要求
5.3 双闭环控制策略
5.3.1 双闭环控制原理
5.3.2 内环PID控制
5.3.3 外环模糊PID控制
5.4 VCDesigner创建用户界面
5.5 本章小结
第六章 样机测试
6.1 引言
6.2 JOG模式手动测试
6.3 MATLAB/Simulink模型修改
6.4 样机测试
6.4.1 系统准备
6.4.2 实验结果分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析机器人的研究现状与发展前景[J]. 刘磊. 科技创新导报. 2016(06)
[2]基于SolidWorks Motion的六自由度平台运动仿真[J]. 张铭,贺乃宝,宋伟. 机械设计与制造工程. 2016(06)
[3]基于MATLAB和ADAMS的六自由度机器人联合仿真[J]. 王战中,杨长建,刘超颖,熊蒙. 制造业自动化. 2013(18)
[4]六自由度电动平台系统模糊-前馈控制及仿真研究[J]. 赵玉龙,梁建民,吴健楠,孙方义,杨佐龙. 四川兵工学报. 2013(03)
[5]Performance analysis model for real-time Ethernet-based computer numerical control system[J]. 万加富,李迪,涂钰青,张春华. Journal of Central South University of Technology. 2011(05)
[6]基于AD5435的电子节气门快速原型控制[J]. 蔡光权,张云龙,李颖. 内燃机. 2010(05)
[7]基于UG和ADAMS的六自由度机械手三维实体动画仿真[J]. 刘丽凤. 机电技术. 2010(01)
[8]并联机器人智能控制研究现状[J]. 李艳,王勇,陈正洪,赵荣齐. 机床与液压. 2008(12)
[9]基于模糊控制的并联机器人系统研究[J]. 吴炜. 南通职业大学学报. 2008(03)
[10]模糊控制在并联机器人中的应用[J]. 夏非,倪天权,袁伟. 机械设计与制造. 2008(05)
博士论文
[1]6-PRRS并联机器人关键技术的研究[D]. 杨永刚.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]六自由度并联机器人轨迹生成及实验研究[D]. 刘丽.长春理工大学 2015
[2]基于Matlab的六自由度平台研究[D]. 黄晓敏.华南理工大学 2013
[3]6-SPS并联机器人运动学分析与精度研究[D]. 王远东.河北工程大学 2013
[4]基于虚拟样机技术的六自由度空间对接平台研究[D]. 高健.重庆大学 2011
[5]3-PRRU并联机器人运动仿真与控制系统设计[D]. 张铁牛.浙江理工大学 2011
[6]基于螺旋理论的3-PRS并联机构的运动学建模及仿真[D]. 莫贤.扬州大学 2009
[7]提高六自由度运动平台动态性能的控制方法研究[D]. 陈亮.华中科技大学 2007
[8]并联机构运动仿真平台的开发[D]. 部云超.河北工业大学 2005
[9]并联机器人智能控制方法研究[D]. 陈哲浩.西安建筑科技大学 2004
本文编号：3346055
【文章来源】：江苏理工学院江苏省
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景与研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 并联机器人研究现状
1.2.2 基于虚拟样机的仿真技术研究现状
1.2.3 运动控制系统研究现状
1.3 主要研究内容
第二章 6-SPS并联机器人位置解分析
2.1 引言
2.2 位置反解
2.2.1 坐标系的建立
2.2.2 坐标变换
2.2.3 位置反解方程
2.3 位置正解
2.4 实例验证
2.5 本章小结
第三章 虚拟原型的构建及仿真
3.1 引言
3.2 六自由度平台虚拟原型建模
3.2.1 SolidWorks软件简介
3.2.2 6-SPS并联机器人设计参数
3.2.3 6-SPS并联机器人虚拟原型建模与装配
3.3 基于MATLAB/Simulink建立六自由度平台反解模型
3.3.1 Simulink中建立平台位置反解模型
3.3.2 驱动杆运动轨迹生成
3.3.3 SolidWorksMotion下的运动仿真
3.4 本章小结
第四章 控制系统硬件方案设计
4.1 引言
4.2 功能要求
4.3 控制方案选择
4.4 控制系统硬件组成
4.4.1 工控机
4.4.2 AD5436半实物仿真控制系统
4.4.3 伺服驱动系统
4.5 接口设计
4.6 本章小结
第五章 控制系统软件方案设计
5.1 引言
5.2 功能要求
5.3 双闭环控制策略
5.3.1 双闭环控制原理
5.3.2 内环PID控制
5.3.3 外环模糊PID控制
5.4 VCDesigner创建用户界面
5.5 本章小结
第六章 样机测试
6.1 引言
6.2 JOG模式手动测试
6.3 MATLAB/Simulink模型修改
6.4 样机测试
6.4.1 系统准备
6.4.2 实验结果分析
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
攻读学位期间研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅析机器人的研究现状与发展前景[J]. 刘磊. 科技创新导报. 2016(06)
[2]基于SolidWorks Motion的六自由度平台运动仿真[J]. 张铭,贺乃宝,宋伟. 机械设计与制造工程. 2016(06)
[3]基于MATLAB和ADAMS的六自由度机器人联合仿真[J]. 王战中,杨长建,刘超颖,熊蒙. 制造业自动化. 2013(18)
[4]六自由度电动平台系统模糊-前馈控制及仿真研究[J]. 赵玉龙,梁建民,吴健楠,孙方义,杨佐龙. 四川兵工学报. 2013(03)
[5]Performance analysis model for real-time Ethernet-based computer numerical control system[J]. 万加富,李迪,涂钰青,张春华. Journal of Central South University of Technology. 2011(05)
[6]基于AD5435的电子节气门快速原型控制[J]. 蔡光权,张云龙,李颖. 内燃机. 2010(05)
[7]基于UG和ADAMS的六自由度机械手三维实体动画仿真[J]. 刘丽凤. 机电技术. 2010(01)
[8]并联机器人智能控制研究现状[J]. 李艳,王勇,陈正洪,赵荣齐. 机床与液压. 2008(12)
[9]基于模糊控制的并联机器人系统研究[J]. 吴炜. 南通职业大学学报. 2008(03)
[10]模糊控制在并联机器人中的应用[J]. 夏非,倪天权,袁伟. 机械设计与制造. 2008(05)
博士论文
[1]6-PRRS并联机器人关键技术的研究[D]. 杨永刚.哈尔滨工业大学 2008
硕士论文
[1]六自由度并联机器人轨迹生成及实验研究[D]. 刘丽.长春理工大学 2015
[2]基于Matlab的六自由度平台研究[D]. 黄晓敏.华南理工大学 2013
[3]6-SPS并联机器人运动学分析与精度研究[D]. 王远东.河北工程大学 2013
[4]基于虚拟样机技术的六自由度空间对接平台研究[D]. 高健.重庆大学 2011
[5]3-PRRU并联机器人运动仿真与控制系统设计[D]. 张铁牛.浙江理工大学 2011
[6]基于螺旋理论的3-PRS并联机构的运动学建模及仿真[D]. 莫贤.扬州大学 2009
[7]提高六自由度运动平台动态性能的控制方法研究[D]. 陈亮.华中科技大学 2007
[8]并联机构运动仿真平台的开发[D]. 部云超.河北工业大学 2005
[9]并联机器人智能控制方法研究[D]. 陈哲浩.西安建筑科技大学 2004
本文编号：3346055
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