基于运动控制卡的六自由度工业机器人控制系统的研究

发布时间：2023-03-11 02:36

　　机器人是机电一体化技术高度发展后的产物,主要应用在机械、电子、控制等相关工程领域,目前正处于快速发展阶段。而控制系统作为机器人的核心组成部分,具有可靠性高、功能全面、响应速度快等特点。本文设计了一套开放式的工业机器人控制系统,其中:控制器采用双级结构,底部采用MAC3002SSP2和MAC3002SSP4运动控制卡,对机器人进行运动控制,顶层的工控机用于管理系统。具体工作如下:首先,给出了控制系统的总体设计方案,并对各硬件组成部分进行介绍,包括MAC3002SSP2和MAC3002SSP4运动控制卡的性能及使用方法。然后,介绍了机器人的数学基础,在分析RBT-6T/S01DM型模块化串联机器人机械结构的基础上,依据D-H规则建立直角坐标系,推导出机器人的运动学模型,正逆运动学算法,并进行了不同空间下机器人轨迹规划的研究。最后,基于MFC结合前述运动学模型,利用VC++6.0编译器,基于面向对象的设计理念完成机器人控制系统软件的设计,实现示教、定点抓取、轨迹控制等作业任务。本论文的研究为模块化六自由度工业机器人的工程应用奠定了基础。

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外工业机器人发展现状及分析
    1.3 国内外工业机器人控制系统研究现状及分析
    1.4 论文主要研究内容
    1.5 论文结构安排
第2章 六自由度工业机器人控制系统总体方案设计
    2.1 引言
    2.2 控制系统硬件架构
    2.3 运动控制卡的设计选型
        2.3.1 MAC-3002SSP4 运动控制卡的性能
        2.3.2 MAC-3002SSP4 运动控制卡运动函数列表
        2.3.3 MAC-3002SSP2 运动控制卡的性能
        2.3.4 MAC-3002SSP2 运动控制卡运动函数列表
    2.4 电机驱动系统
        2.4.1 步进电机及驱动器主要技术参数
        2.4.2 伺服电机及驱动器主要技术参数
    2.5 控制柜及各组成部分
    2.6 本章小结
第3章 六自由度工业机器人本体结构及运动学分析
    3.1 引言
    3.2 机器人的本体结构
    3.3 机器人控制数学基础
        3.3.1 机器人位姿的描述
        3.3.2 坐标变换
        3.3.3 RBT-6T/S01DM型模块化串联机器人的D-H模型
    3.4 机器人运动学
        3.4.1 机器人运动学正解
        3.4.2 机器人运动学逆解
    3.5 本章小结
第4章 六自由度工业机器人的轨迹规划
    4.1 引言
    4.2 笛卡尔空间轨迹规划
        4.2.1 空间直线轨迹规划
        4.2.2 空间圆弧轨迹规划
        4.2.3 样条曲线轨迹规划
    4.3 关节空间轨迹规划
        4.3.1 三次多项式插值轨迹规划
        4.3.2 抛物线过渡的线性运动轨迹规划
    4.4 本章小结
第5章 六自由度工业机器人控制软件设计
    5.1 引言
    5.2 软件开发平台
    5.3 软件总体方案设计
        5.3.1 指令程序管理模块设计
        5.3.2 软件初始化功能模块设计
        5.3.3 模块组合功能实现
        5.3.4 手动操作功能实现
        5.3.5 状态检测功能模块设计
        5.3.6 机器人运动学模块设计
        5.3.7 机器人示教再现模块设计
    5.4 软件测试与分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果



本文编号：3759031