六自由度開放式機器人控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、在機器人學(xué)的研究中，機器人控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)研究一直是人們關(guān)注的熱點。然而多數(shù)商用機器人的控制系統(tǒng)采取了封閉式的結(jié)構(gòu)：采用專用計算機作為上層主控機；使用專用機器人語言作為離線編程工具；采用專用微處理器，并將控制算法固定在EPROM 中。這樣的系統(tǒng)缺乏開放性，不便于系統(tǒng)的維護(hù)和改進(jìn)，擴展性能較低。因此，研究具有開放式體系結(jié)構(gòu)的機器人控制系統(tǒng)具有重要意義。 它也是目前國際上控制系統(tǒng)發(fā)展的趨勢，國際上發(fā)達(dá)國家已在該領(lǐng)域展開了激烈的競

2、爭。本文的主要目標(biāo)是探討建立具有開放式體系結(jié)構(gòu)的機器人控制系統(tǒng)硬件、軟件平臺的方法，以及在此基礎(chǔ)上對機器人三維建模和可視化仿真研究的成果進(jìn)行介紹，最后對基于圖像的開放式機器人視覺伺服系統(tǒng)進(jìn)行初步探討。 本論文的研究對象是六自由度工業(yè)機器人。文章首先介紹了機器人的本體結(jié)構(gòu)，采用標(biāo)準(zhǔn)D-H 法則建立機器人空間運動學(xué)坐標(biāo)和運動學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上分析了機器人運動學(xué)正問題和運動學(xué)逆問題。 然后，著重闡述了具有開放式結(jié)構(gòu)的機器人

3、控制器的實現(xiàn)模式和開放特性，分析了控制器的硬件結(jié)構(gòu)和設(shè)計原理，針對所建立的六自由度機器人本體，實現(xiàn)了具有開放式結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)的設(shè)計。 控制系統(tǒng)的硬件、軟件平臺有如下特點：系統(tǒng)硬件以工業(yè)PC+開放式控制器為核心，充分協(xié)調(diào)利用PC 機的豐富資源和控制器強大的實時處理能力，易于實現(xiàn)機器人實時、多任務(wù)控制的要求；系統(tǒng)軟件運行在Windows XP 平臺上，利用控制器提供的開放式接口，能夠很容易地進(jìn)行二次開發(fā)，軟件實現(xiàn)采用模塊化的設(shè)計思想

4、。 本文詳細(xì)論述了利用圖形軟件接口OpenGL 在LabWindows/CVI 環(huán)境下構(gòu)建了機器人可視化運動場景，建立了機器人可視化三維仿真模型的方法。利用串口通訊保證了三維圖形的實時顯示和機器人的實際運動同步，實現(xiàn)了在上位機實時監(jiān)控機器人的工作狀況。 文章最后對基于圖像的開放式機器人視覺伺服系統(tǒng)進(jìn)行了初步的探討，研究了機器人視覺的圖像初級處理問題。 本系統(tǒng)提供了一個全開放、可擴展的機器人控制系統(tǒng)平臺，可方便