多自由度機(jī)械臂實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、當(dāng)今社會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量的要求也越來越高。在這種趨勢(shì)之下機(jī)器人越來越多的出現(xiàn)在日常的工作、生產(chǎn)、生活、娛樂和教育等各個(gè)領(lǐng)域。其中多自由度機(jī)械臂做為一種最常見的機(jī)器人，具有時(shí)變性，耦合性以及非線性等特點(diǎn)。在這個(gè)背景下，如何有效的提高機(jī)械臂控制系統(tǒng)的性能、縮短相關(guān)控制算法的開發(fā)周期一直是該領(lǐng)域內(nèi)研究學(xué)者十分關(guān)注的重要內(nèi)容。在分析了目前國(guó)內(nèi)外實(shí)時(shí)仿真仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀之后，本論文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于Matlab/Simul

2、ink的多自由度機(jī)械臂實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。
　　 首先本論文通過對(duì)硬件在環(huán)實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)通用架構(gòu)的分析，提出了一種以Matlab/Simulink為基礎(chǔ)的多自由度機(jī)械臂實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)架構(gòu)。該仿真系統(tǒng)以安裝有PCI-1784板卡的PC機(jī)做為上位工作機(jī)；以Atmel Mega128為核心的硬件電路做為機(jī)械臂的硬件驅(qū)動(dòng)器；以多自由度機(jī)械臂本體做為被控對(duì)象；使用串口連接了上位機(jī)和機(jī)械臂硬件驅(qū)動(dòng)器，使用PCI-1784板卡連接了上位機(jī)和機(jī)械臂各關(guān)節(jié)

3、的編碼器。同時(shí)提出了基于Matlab/Simulink的上位機(jī)主控軟件的解決方案，重點(diǎn)使用Matlab GUI界面開發(fā)工具設(shè)計(jì)開發(fā)了仿真系統(tǒng)的界面軟件、使用C-Mex S函數(shù)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PCI-1784板卡基于Simulink的驅(qū)動(dòng)程序以及基于Simulink的控制程序。然后分析了機(jī)械臂木體的物理結(jié)構(gòu)，采用D-H方法建立了機(jī)械臂的正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程；采用蒙特卡羅方法分析了機(jī)械臂的工作空間；對(duì)機(jī)械臂在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間上的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃研