一種五自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本設(shè)計(jì)為一種五自由度機(jī)械手的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)以日本三菱公司早年生產(chǎn)的RV-M1C機(jī)械手為控制對(duì)象（原控制系統(tǒng)已損壞，無(wú)法修復(fù)）?？刂葡到y(tǒng)主要是由PC機(jī)、PLC、觸摸屏、編碼信號(hào)適配板等組成。PC機(jī)作為主上位機(jī)用于完成機(jī)械手位姿的運(yùn)算及控制指令的發(fā)送，觸摸屏作為輔助上位機(jī)，使系統(tǒng)可脫離PC機(jī)完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)定及指令發(fā)送。PLC是核心控制模塊，一方面接收來(lái)自于PC機(jī)、觸摸屏的位姿參數(shù)及控制指令，另一方面通過(guò)編碼信號(hào)適配電路對(duì)機(jī)械手各關(guān)節(jié)電機(jī)的

2、編碼信號(hào)進(jìn)行采集處理，同時(shí)執(zhí)行PLC用戶程序給出各關(guān)節(jié)電機(jī)的控制信號(hào)。系統(tǒng)通過(guò)上位機(jī)與下位機(jī)的配合，以半閉環(huán)的方式控制機(jī)械手實(shí)現(xiàn)指定的動(dòng)作。當(dāng)指定機(jī)械手末端執(zhí)行裝置目標(biāo)位置的空間坐標(biāo)后，通過(guò)輔助切線的方法，分別求出肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的取值范圍，列出空間坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矢量方程，確定末端執(zhí)行器能夠到達(dá)指定空間坐標(biāo)的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)的取值組合，最后根據(jù)“大臂小動(dòng)、小臂大動(dòng)”的原則，求出機(jī)械手的最佳位姿。用該方法求解位姿不需要使用運(yùn)動(dòng)學(xué)方程

3、正解的結(jié)果，而且程序編寫(xiě)更為簡(jiǎn)單，運(yùn)算速度更快。位姿的求解運(yùn)算通過(guò)C#編寫(xiě)的算法程序在PC機(jī)中完成。PLC對(duì)各關(guān)節(jié)電機(jī)編碼信號(hào)的接收由一個(gè)高速計(jì)數(shù)器配以相應(yīng)的選通信號(hào)實(shí)現(xiàn)。為提高運(yùn)行速度，PC機(jī)與PLC間的數(shù)據(jù)傳送采用直接讀寫(xiě)PLC相關(guān)軟器件的方式。該控制系統(tǒng)可用于工業(yè)生產(chǎn)中相同結(jié)構(gòu)的五自由度機(jī)械手的實(shí)際控制，同時(shí)，由于其模塊式開(kāi)放設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，也適合作為學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械手相關(guān)課程的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，給各層次的學(xué)生提供由動(dòng)作控制到位姿算法的由簡(jiǎn)單到復(fù)