面向數(shù)控機(jī)床群的上下料機(jī)器人設(shè)計(jì)與控制研究.pdf

1、隨著中國(guó)制造的全球化和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，產(chǎn)品的生產(chǎn)周期已在逐步縮短，客戶(hù)的要求也日益多樣化，許多產(chǎn)品已由傳統(tǒng)大批量單品種的生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變?yōu)樾∨慷嗥贩N的生產(chǎn)模式。為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，我國(guó)的裝備制造業(yè)正面臨著產(chǎn)業(yè)的升級(jí)換代。工業(yè)機(jī)器人在先進(jìn)制造業(yè)中起到了不可替代的作用，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，它已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)水平和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志。本課題中，針對(duì)企業(yè)實(shí)際的發(fā)展需要，研究并構(gòu)建了面向多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的上下料機(jī)器人運(yùn)

2、動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　 論文首先闡述了課題研究的背景和意義，介紹了上下料機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及其分類(lèi)，對(duì)國(guó)內(nèi)外運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和存在的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了分析和研究。
　　 其次，根據(jù)上下料機(jī)器人實(shí)際應(yīng)用的需求，結(jié)合雙四桿機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)和實(shí)際加工環(huán)境的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了雙四桿上下料機(jī)器人的工作流程，提出了面向多臺(tái)數(shù)控機(jī)床的上下料機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，對(duì)上下料機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái)的芯片和電機(jī)等硬件部分進(jìn)行了分析和選

3、型。
　　 然后，利用坐標(biāo)變換D-H參數(shù)法的基本原理，對(duì)上下料機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和研究。針對(duì)上下料機(jī)器人雙四桿的機(jī)構(gòu)特性，用解析法對(duì)雙四桿機(jī)構(gòu)末端輸出位置進(jìn)行速度和加速度分析，在ADAMS軟件中建立模型對(duì)雙四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，并對(duì)上下料機(jī)器人的工作空間進(jìn)行模擬。
　　 再次，概述了關(guān)節(jié)空間和直角坐標(biāo)空間兩種主要的軌跡規(guī)劃方法的特點(diǎn)，對(duì)上下料機(jī)器人工作路徑進(jìn)行了討論和分析，在擬定的電機(jī)控制方案基礎(chǔ)上，利用平面矢量分解

4、的方法將直角坐標(biāo)空間的運(yùn)動(dòng)軌跡轉(zhuǎn)換為關(guān)節(jié)空間變量，并對(duì)上下料機(jī)器人的關(guān)鍵軌跡進(jìn)行了分析和研究。
　　 最后，對(duì)ARM嵌入式操作系統(tǒng)μClinux進(jìn)行了移植和配置，在CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境中對(duì)DSP芯片進(jìn)行了電機(jī)控制程序的設(shè)計(jì);以DSP運(yùn)動(dòng)控制芯片為目標(biāo)板，對(duì)直線插補(bǔ)算法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 本文對(duì)上下料機(jī)器人雙四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃研究，應(yīng)用了一種基于ARM+DSP的運(yùn)動(dòng)控制方法，驗(yàn)證了上下料機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制方法的正確性