PowerCube可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)的研究與開發(fā).pdf

1、可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)成為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新方向.相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人而言,可重構(gòu)模塊化機(jī)器人因其構(gòu)型的多樣性、對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)而受到普遍關(guān)注,目前國(guó)外正對(duì)其展開深入研究,國(guó)內(nèi)這方面的研究工作還處在探索階段,大部份著重于理論分析和仿真.為了提供一個(gè)實(shí)際操作和驗(yàn)證理論的可重構(gòu)模塊化機(jī)器人實(shí)驗(yàn)平臺(tái),該文建立了一個(gè)具有閉環(huán)實(shí)時(shí)反饋和計(jì)算機(jī)仿真功能的可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng),稱為PowerCube可重構(gòu)模塊化機(jī)器人系統(tǒng)(PRMRS).

2、首先,從系統(tǒng)的全局體系結(jié)構(gòu)出發(fā),分析了系統(tǒng)目標(biāo)和基本功能要求,結(jié)合PowerCube模塊化機(jī)器人、Optotrak3020三維測(cè)量系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)仿真PC,給出了PRMRS體系結(jié)構(gòu)框架.PRMRS分為三個(gè)子系統(tǒng):PowerCube模塊化機(jī)器人、數(shù)據(jù)采集與傳輸、計(jì)算機(jī)仿真.然后,分析了PowerCube模塊化機(jī)器人的硬件和軟件組成,對(duì)軟件進(jìn)行了二次開發(fā).以D-H坐標(biāo)系為基礎(chǔ)建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程,用反變換法求出了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)反解的封閉解,并

3、對(duì)反解的存在性和唯一性進(jìn)行了深入討論.接著,以WindowsNT/2000為開發(fā)平臺(tái),以Visual C++6.0為編程工具,開發(fā)了數(shù)據(jù)采集與傳輸軟件和計(jì)算機(jī)仿真軟件.數(shù)據(jù)傳輸是基于TCP/IP協(xié)議,以Windows Socket為通信接口,采用客戶端/服務(wù)器(C/S)模式,在局域網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人手臂位置數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)反饋.應(yīng)用OpenGL建立了模塊化機(jī)器人的計(jì)算機(jī)仿真模型,實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人軌跡規(guī)劃仿真,并能動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)顯示機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài).最后