一种三自由度混联机构运动控制技术研究

发布时间：2017-08-12 22:36

  本文关键词：一种三自由度混联机构运动控制技术研究

  更多相关文章： 混联机构 运动学 工作空间 轨迹规划 CAN总线

【摘要】：随着农业生产技术的不断发展,农业自动化设备在缓解农业劳动力不足、提高劳动生产率、降低生产成本、保护劳动者安全等方面将发挥越来越重要的作用。在农作物施药、采摘、搬运等作业中,自动化设备的使用率越来越高。农业自动化设备中的执行机构及其自动控制技术已成为数字化农业的研究重点内容之一。本文研制了一种混联机构样机,研究了机构的构型设计、运动学分析、运动控制技术等方面内容,旨在为混联机构的开发和应用提供有效的理论和技术解决方案。 研究的主要工作如下： (1)研究混联机构的构型方式,根据机构的几何特征,建立机构的运动学模型,运用几何解析法得到机构运动学模型的正解和逆解。 (2)分别通过几何法和解析法对机构的工作空间进行研究,求解该混联机构工作空间边界的表达式,分析并确定机构运动空间范围。通过Adams软件对工作空间进行仿真分析,与运动学正解模型计算的工作空间范围进行比较,验证运动学模型的正确性。分析及计算结果表明,该机构具有相对较大且连续的工作空间。 (3)对机构的奇异性进行研究,采取对串、并联两部分的奇异性单独研究的方法,与直接用机构的雅可比矩阵算法相比,大大简化了奇异性判别的算法。研究结果表明,该混联机构在工作空间范围内无奇异点。 (4)在机构运动学和动力学分析的基础上,确定机构的基本参数并对各构件进行选型和设计,研制机构的试验样机,并设计该机构的控制系统,实现DSP控制器与直流伺服电机驱动器之间的CAN通讯协议,提高了控制系统的综合控制性能,增强了系统的可扩展性。 (5)研究笛卡尔空间的直线轨迹规划算法和圆弧轨迹规划算法,以及轨迹规划的加减速控制算法,设计实时控制程序,实现运动学逆解求解、插补计算和控制信号生成等功能,并通过试验证明运动控制算法的正确性。
【关键词】：混联机构 运动学 工作空间 轨迹规划 CAN总线
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 研究背景及意义8-10
• 1.2 并联机构的应用现状10-14
• 1.3 机构运动学研究现状14-16
• 1.4 机构运动控制研究现状16-18
• 1.5 研究目标和主要内容18-19
• 第二章 三自由度混联机构的设计与运动学分析19-47
• 2.1 引言19
• 2.2 机构的结构设计19-21
• 2.3 机构的运动学分析21-37
• 2.4 机构的仿真分析37-46
• 2.5 小结46-47
• 第三章 混联机构控制系统47-63
• 3.1 引言47
• 3.2 机构样机研制47-50
• 3.3 控制系统总体方案设计50
• 3.4 运动控制处理器的选型50-51
• 3.5 控制系统的数据通信51-52
• 3.6 CANopen通信协议的实现52-59
• 3.7 电动缸运动控制59-62
• 3.8 小结62-63
• 第四章 混联机构运动控制63-81
• 4.1 引言63
• 4.2 机构轨迹规划63-70
• 4.3 机构的运动速度控制70-72
• 4.4 机构的位置控制72-73
• 4.5 机构的轨迹控制73-76
• 4.6 机构运动控制器软件开发76-77
• 4.7 机构轨迹规划试验77-80
• 4.8 小结80-81
• 第五章 结论与展望81-83
• 5.1 结论81
• 5.2 创新点81-82
• 5.3 展望82-83
• 参考文献83-88
• 致谢88-89
• 作者简介89

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 金振林;李研彪;谢启文;;新型四自由度并联机械臂及其位置分析[J];燕山大学学报;2008年04期

2 王卫忠;赵杰;高永生;蔡鹤皋;;机器人的平面曲线轨迹规划方法[J];哈尔滨工业大学学报;2008年03期

3 贺利乐;六自由度并联杆系机床位置正解的研究[J];机床与液压;2004年12期

4 李国栋,陈宁新;机器人工作空间的界限面及其位置奇异曲面的代数求解方法[J];机器人;1988年06期

5 王振华,朱国力,郭长旺,段正澄;基于DSP和CAN总线的CNC多轴运动控制器研究[J];制造业自动化;2000年03期

6 赵铁石,黄真;一种新型四自由度并联平台机构及其位置分析[J];机械科学与技术;2000年06期

7 袁泉;喷浆机器人的工作空间分析[J];机械科学与技术;2001年01期

8 沈惠平;辛秀梅;张会芳;;并联运动机械工业应用研究的最新进展[J];机械设计;2007年01期

9 黄献龙,梁斌,陈建新,吴宏鑫;EMR系统机器人工作空间与灵活性的分析[J];机械工程学报;2001年02期

10 孟祥志;蔡光起;胡明;陈旭;;三杆混联数控机床的动力学[J];机械工程学报;2006年06期

，

本文编号：664047