模擬深海環(huán)境下液壓作業(yè)機(jī)械手控制系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著人類社會(huì)的發(fā)展，陸上資源逐漸消耗殆盡。在此情況下，迫切需要加快對(duì)海洋資源的開發(fā)和利用。而海洋資源開發(fā)技術(shù)與裝備是海洋資源勘探和開發(fā)必不可少的工具。開發(fā)應(yīng)用于深海模擬環(huán)境中的作業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)能為深海模擬環(huán)境提供良好的作業(yè)手段及作業(yè)工況模擬，也能促進(jìn)我國(guó)在深海作業(yè)機(jī)械手系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域開發(fā)能力的提高。
　　本文分析了模擬深海環(huán)境作業(yè)機(jī)械手整體方案。分別對(duì)模擬深海環(huán)境的高壓艙、機(jī)械手本體結(jié)構(gòu)、機(jī)械手作業(yè)要求進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上，分析了機(jī)

2、械手系統(tǒng)控制功能需求，制定了控制系統(tǒng)的原理和框架結(jié)構(gòu)。
　　根據(jù)機(jī)械手系統(tǒng)工作環(huán)境、功能需求和驅(qū)動(dòng)方式，獲取了相應(yīng)技術(shù)參數(shù)，為控制系統(tǒng)的搭建做準(zhǔn)備。論述了控制系統(tǒng)通信終端的通信方式和詳細(xì)設(shè)計(jì)過程。對(duì)比分析了下位機(jī)PLC各種通信方式，選定通信方式和硬件組成。利用UDP通信建立了上位機(jī)和下位機(jī)PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)執(zhí)行器的指令發(fā)送和下位機(jī)將傳感器數(shù)據(jù)的上傳。利用模擬量采集模塊將4個(gè)安裝在液壓缸內(nèi)的位移傳感器的信號(hào)采集到PL

3、C中，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換。分析了串行通信中的Modbus數(shù)據(jù)通信格式，利用Modbus數(shù)據(jù)通信采集了監(jiān)控液壓站的溫度壓力的變送器數(shù)據(jù)。最后利用上位機(jī)串口通信功能完成了工業(yè)控制手柄與上位機(jī)的通信連接，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)手柄對(duì)機(jī)械手的直接控制。
　　在VC++開發(fā)環(huán)境下，以MFC為基礎(chǔ)利用C++開發(fā)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的通信程序和人機(jī)交互接口。用戶能在遠(yuǎn)程工控機(jī)利用三維顯示數(shù)據(jù)顯示功能和控制輸出功能對(duì)機(jī)械手運(yùn)行姿態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和控制。軟件開發(fā)過程

4、中，利用OpenGL圖形接口將三維模型導(dǎo)入到VC中，并利用PLC上傳的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三維模型的實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)。
　　在機(jī)械手運(yùn)動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)上進(jìn)行了直線軌跡規(guī)劃分析研究。并對(duì)一段400mm豎直直線軌跡分別用類PWM循環(huán)啟停法、自動(dòng)跟蹤法和路經(jīng)點(diǎn)控制法三種方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明機(jī)械手在前兩種方法下不穩(wěn)定，在路經(jīng)點(diǎn)控制法控制下，基本能實(shí)現(xiàn)機(jī)械手連貫運(yùn)行，但仍然有個(gè)別點(diǎn)有短暫停滯現(xiàn)象。此外，還對(duì)機(jī)械手系統(tǒng)進(jìn)行了分步調(diào)試和功能測(cè)試，對(duì)機(jī)械手負(fù)重能力、