3自由度柔性手臂實(shí)驗(yàn)平臺的研究.pdf

1、機(jī)器人技術(shù)在各個行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為自動化生產(chǎn)的主要組成部分。柔性機(jī)器人的動力學(xué)建模及控制器設(shè)計(jì)是機(jī)器人研究領(lǐng)域的前沿課題，本文設(shè)計(jì)并建造了一套3自由度柔性手臂實(shí)驗(yàn)平臺，在此基礎(chǔ)上，對柔性機(jī)器人的動力學(xué)建模以及控制技術(shù)進(jìn)行了研究。 論文中首先分析了實(shí)現(xiàn)柔性手臂實(shí)驗(yàn)平臺的方案，提出并設(shè)計(jì)了一種四桿機(jī)構(gòu)做為柔性手臂的機(jī)械結(jié)構(gòu)，采用了全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)經(jīng)諧波減速器驅(qū)動柔性手臂的驅(qū)動方案，提出了適合柔性機(jī)器人控制和二次開發(fā)的開放

2、式控制器體系結(jié)構(gòu)，確定了“PC+基于DSP的運(yùn)動控制卡”的控制方案?；谠摲桨福x擇了以工業(yè)計(jì)算機(jī)和PMAC運(yùn)動控制卡組成的柔性手臂控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了以電流、速度為內(nèi)環(huán)，位置為外環(huán)的三層半閉環(huán)控制。 以上述硬件平臺為對象，分別建立了球面坐標(biāo)和笛卡兒坐標(biāo)下的柔性手臂運(yùn)動學(xué)方程，求出了其運(yùn)動學(xué)方程的正、逆解，實(shí)現(xiàn)了PTP和CP兩種軌跡插補(bǔ)算法。 采用集中質(zhì)量模型建立了柔性手臂的動力學(xué)方程及其Simulink模型，利用Simul

3、ink模型仿真分析了庫侖摩擦力、電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量和齒輪減速比對系統(tǒng)性能的影響。 研究了PMAC運(yùn)動控制卡的PID參數(shù)和陷波濾波器參數(shù)對柔性手臂動態(tài)性能的影響，利用PComm32函數(shù)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)和運(yùn)動控制卡之間的通訊，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)和模塊化思想設(shè)計(jì)了界面友好的控制軟件。 本文設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)用來傳遞電機(jī)到手臂端部的運(yùn)動，可有效簡化手臂的動力學(xué)建模；設(shè)計(jì)的控制器具有開放式結(jié)構(gòu)，便于集成其它外圍設(shè)備，并可以作為一個良好的機(jī)器人控制