超冗余仿生象鼻機器人開放式控制系統(tǒng).pdf

1、本文密切結(jié)合了一種超冗余仿生象鼻機器人的研發(fā)需要，系統(tǒng)的研究了該機器人運動學(xué)與空間軌跡規(guī)劃、控制系統(tǒng)的開發(fā)等相關(guān)理論設(shè)計方法，取得如下成果：
　　基于微分幾何的思想，利用模態(tài)基函數(shù)和模態(tài)參數(shù)構(gòu)造曲線的模態(tài)方程，并用其描述超冗余仿生象鼻機器人的整體形態(tài)。使用雅可比迭代算法搜索模態(tài)參數(shù)，讓模態(tài)曲線末端的位姿與機器人末端期望的位姿相同。建立運動支鏈桿長的參數(shù)方程和約束不等式，采用二分法和改進的迭代算法，搜索出滿足約束條件的并聯(lián)模塊末端位

2、姿。采用矢量法建立3UPS-PRU并聯(lián)模塊的運動學(xué)模型，根據(jù)搜索出的并聯(lián)模塊末端位姿，求解出各驅(qū)動關(guān)節(jié)的位置，從而完成超冗余仿生象鼻機器人的位置逆解。
　　利用3UPS-PRU并聯(lián)模塊的運動學(xué)模型，建立了速度、加速度和躍度方程。結(jié)合并聯(lián)模塊的位置逆解算法，在并聯(lián)模塊末端的位姿軌跡空間均采用七次多項式插補的方法，保證了并聯(lián)模塊末端位姿運動的同步和各驅(qū)動關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運動。通過Matlab仿真計算檢驗，該空間軌跡規(guī)劃方法有效消除了超冗余仿

3、生象鼻機器人運動的柔性沖擊和剛性沖擊，提高了超冗余仿生象鼻機器人的運動的平穩(wěn)性。
　　采用以“工控機+多運動控制器”為核心的開放式控制結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計，將硬件系統(tǒng)劃分為工控機與運動控制模塊、伺服驅(qū)動模塊、控制器與驅(qū)動器接口模塊、電氣主電路模塊等主要模塊。對超冗余仿生象鼻機器人的性能需求進行分析，選擇出合適型號的硬件，完成硬件平臺的搭建工作。
　　基于功能需求分析，采用層級化、模塊化的設(shè)計思路，將超冗余仿生象鼻機器人的控制

4、軟件系統(tǒng)劃分為應(yīng)用層、功能層、執(zhí)行層和驅(qū)動層等四個層級，包含軌跡規(guī)劃模塊、運動學(xué)計算模塊、3D仿真模塊等等多個模塊，構(gòu)建出控制系統(tǒng)的軟件總體架構(gòu)。對軟件系統(tǒng)的系統(tǒng)初始化功能、回零功能、點位運動功能、軌跡跟蹤功能、微動調(diào)整功能等核心功能進行了分析和設(shè)計。通過調(diào)用固高控制器的開放式運動控制接口API函數(shù)，實現(xiàn)了超冗余仿生象鼻機器人的多軸同步運動，通過對超冗余仿生象鼻機器人結(jié)構(gòu)簡化，實現(xiàn)了三維在線仿真。最后在VisualStudio2013的