六自由度教學(xué)機(jī)器手臂控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、教學(xué)機(jī)器手臂集成了工程力學(xué)、材料力學(xué)、電氣、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)、傳感器技術(shù)等知識(shí),一直是教師和科研人員進(jìn)行算法研究、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究熱點(diǎn)。
　　 教學(xué)機(jī)器手臂的靈活運(yùn)轉(zhuǎn)需要6個(gè)自由度,目前部分高校研制的機(jī)器手臂中多為5自由度以下,這些機(jī)器手臂結(jié)構(gòu)過(guò)于簡(jiǎn)單、功能單一且無(wú)開(kāi)放性,大多無(wú)法實(shí)現(xiàn)仿生等高級(jí)功能。
　　 本文針對(duì)當(dāng)前教學(xué)機(jī)器手臂的缺點(diǎn),秉承開(kāi)放式設(shè)計(jì)的思想,即機(jī)械結(jié)構(gòu)開(kāi)放、控制系統(tǒng)開(kāi)放、軟件開(kāi)放,提出一種

2、六自由度機(jī)器手臂的設(shè)計(jì)方案。該機(jī)器手臂采用全鋁合金材質(zhì)和獨(dú)立的6關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),通過(guò)末端執(zhí)行器的傳感器可實(shí)現(xiàn)仿生功能,全面涉及機(jī)械、控制、傳感器和計(jì)算等方面的教學(xué)知識(shí),且方便的進(jìn)行算法研究等。
　　 本文設(shè)計(jì)的機(jī)器手臂采用直流伺服電機(jī)同精密諧波減速器配合驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng),具有精度高、控制性能好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。機(jī)器手末端執(zhí)行器采用步進(jìn)電機(jī)同蝸輪蝸桿減速器配合控制,其大堵轉(zhuǎn)力矩利于抓取物體,通過(guò)設(shè)定的電阻應(yīng)變計(jì),可測(cè)量抓取力大小,實(shí)

3、現(xiàn)仿生功能。同時(shí)還對(duì)機(jī)器手臂設(shè)計(jì)了必要的保護(hù)措施,確保機(jī)器手臂工作安全。
　　 針對(duì)機(jī)器手臂運(yùn)動(dòng)具有非線(xiàn)性等特點(diǎn),采用了模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,論文闡述了控制算法的實(shí)現(xiàn)方法,并通過(guò)Matlab進(jìn)行了仿真,得到了較好的控制性能。同時(shí)使用VC++編程軟件、OPenGL三維技術(shù)等設(shè)計(jì)了控制軟件,采用簡(jiǎn)單明了的自定義語(yǔ)言進(jìn)行編程輸入,從而實(shí)現(xiàn)用戶(hù)的不同控制用途。其開(kāi)放的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),方便于采用不同控制算法的二次開(kāi)發(fā)。
　　 最后對(duì)設(shè)計(jì)的