六軸串聯(lián)機器人控制系統(tǒng)軟件設計與實現(xiàn).pdf

1、蒸汽發(fā)生器里面存在放射性物質，當出現(xiàn)故障時，人不能進去進行維修，需要機器人代替人完成維修工作。為填補國內在蒸汽發(fā)生器檢修機器人領域的空白，我們自行研制了一個六軸串聯(lián)機器人，該機器人有六個串聯(lián)關節(jié)，同時手端攜掛偏心工具，用于蒸汽發(fā)生器的堵管等檢修工作。本文完成了該機器人控制系統(tǒng)軟件的需求分析、總體設計與實現(xiàn)、詳細設計與實現(xiàn)、軟件的編碼與測試。 本文根據(jù)軟件工程中需求分析的思想，從業(yè)務需求、用戶需求、功能需求、非功能需求這四方面對控

2、制系統(tǒng)軟件的需求進行了詳細的描述和分析，確定了軟件系統(tǒng)的功能和實現(xiàn)目標。 在需求分析的基礎上，本文對控制系統(tǒng)軟件的關鍵技術進行了分析，確定了軟件的設計方法，以及軟件的開發(fā)、運行平臺。并對上位機監(jiān)控軟件和下位機關節(jié)伺服系統(tǒng)軟件進行了模塊劃分，確定各個模塊功能以及交互關系，進而對軟件的總體流程進行設計。 本文對監(jiān)控軟件各個模塊進行了詳細設計與實現(xiàn)。對事件管理模塊的類屬性和方法進行了介紹；建立了機器人運動學模型，給出了帶工具的

3、運動學正解和逆解算法，給出了空間任意質點對于某電機軸法向量的重力矩算法，分析了機器人檢修工作過程的避碰檢測實現(xiàn)方法；用OpenGL對蒸汽發(fā)生器、機器人本體、檢修工具等進行三維建模，刨建了機器人三維運動仿真平臺；設計和實現(xiàn)了CAN通訊模塊，制定了一套可行的CAN通訊策略；對監(jiān)控界面布局及各顯示區(qū)進行了介紹。 本文對關節(jié)伺服系統(tǒng)軟件各個模塊進行了詳細設計和實現(xiàn)。提出了下位機速度控制模式，解決了此類機器人特有的關節(jié)結構復雜，非線性死區(qū)

4、嚴重等問題；給出了分段固定變速積分PID算法用于關節(jié)的位置控制，并加入帶死區(qū)的PID算法，保證了位置控制的動態(tài)響應速度和穩(wěn)態(tài)精度；采用雙旋轉變壓器合成算法實現(xiàn)高精度測角，分析了旋轉變壓器的測量誤差容限，并對測量誤差進行了非線性補償，保證了合成算法有效性；制定了查詢式CAN通訊方式，滿足了上位機一對多的主從通訊方式。 本文給出了控制系統(tǒng)軟件的測試運行結果，分析了單軸位置、速度跟蹤誤差，多軸聯(lián)動直線跟蹤誤差和重復定位誤差。軟件與控制