多自由度機械臂實時仿真系統(tǒng)研究.pdf

1、當今社會隨著科學技術(shù)迅速發(fā)展，人們對生活質(zhì)量的要求也越來越高。在這種趨勢之下機器人越來越多的出現(xiàn)在日常的工作、生產(chǎn)、生活、娛樂和教育等各個領(lǐng)域。其中多自由度機械臂做為一種最常見的機器人，具有時變性，耦合性以及非線性等特點。在這個背景下，如何有效的提高機械臂控制系統(tǒng)的性能、縮短相關(guān)控制算法的開發(fā)周期一直是該領(lǐng)域內(nèi)研究學者十分關(guān)注的重要內(nèi)容。在分析了目前國內(nèi)外實時仿真仿真系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀之后，本論文設(shè)計并實現(xiàn)了一個基于Matlab/Simul

2、ink的多自由度機械臂實時仿真系統(tǒng)。
　　 首先本論文通過對硬件在環(huán)實時仿真系統(tǒng)通用架構(gòu)的分析，提出了一種以Matlab/Simulink為基礎(chǔ)的多自由度機械臂實時仿真系統(tǒng)架構(gòu)。該仿真系統(tǒng)以安裝有PCI-1784板卡的PC機做為上位工作機；以Atmel Mega128為核心的硬件電路做為機械臂的硬件驅(qū)動器；以多自由度機械臂本體做為被控對象；使用串口連接了上位機和機械臂硬件驅(qū)動器，使用PCI-1784板卡連接了上位機和機械臂各關(guān)節(jié)

3、的編碼器。同時提出了基于Matlab/Simulink的上位機主控軟件的解決方案，重點使用Matlab GUI界面開發(fā)工具設(shè)計開發(fā)了仿真系統(tǒng)的界面軟件、使用C-Mex S函數(shù)設(shè)計實現(xiàn)了PCI-1784板卡基于Simulink的驅(qū)動程序以及基于Simulink的控制程序。然后分析了機械臂木體的物理結(jié)構(gòu)，采用D-H方法建立了機械臂的正逆運動學方程；采用蒙特卡羅方法分析了機械臂的工作空間；對機械臂在關(guān)節(jié)空間和笛卡爾空間上的運動軌跡進行了規(guī)劃研