一種冗余雙臂機器人控制系統(tǒng)設計及其控制方法研究.pdf

1、隨著近年來裝備制造等行業(yè)的快速發(fā)展，對機器人實現(xiàn)精密裝配的需求愈來愈大，傳統(tǒng)的非冗余自由度工業(yè)機械臂存在無法避開空間奇異點、難以避障等局限而無法滿足此類生產的要求，經常導致裝配失敗甚至損壞裝配部件。為了拓展機械臂的應用領域，本文自主研發(fā)了一款具有冗余自由度的雙臂協(xié)作機器人，機器人末端執(zhí)行器可以保證位姿不變而同時具備空間避障、避奇異點、避關節(jié)極限等特點，具有極強的操作能力及開放性，可以適應市場和技術需求的變化。
　　首先，對課題研究

2、背景以及雙臂機器人國內外研究現(xiàn)狀等進行了闡述，分析了目前國內外雙臂機器人的主要研究動態(tài)與進展，以及國內外雙臂機器人控制策略的研究現(xiàn)狀。
　　其次，進行了雙臂機器人建模分析，并基于D-H方法等，建立了雙臂機器人的運動學與動力學模型、提出了一種基于能量最優(yōu)法則進行逆解尋解的算法;最后仿真計算了雙臂機器人的工作空間，并基于此設計了軸孔裝配模型，完成了多種空間下的軌跡規(guī)劃等。
　　第三，進行了雙臂機器人控制系統(tǒng)分析與設計，提出了一種

3、雙臂機器人層次化控制策略，將雙臂機器人自動化控制系統(tǒng)分為會話層、決策層與物理層，并基于此規(guī)劃了雙臂機器人的控制流程，完成了雙臂機器人控制系統(tǒng)總體設計;同時對雙臂機器人傳感器系統(tǒng)進行了闡述，并基于高速總線三層控制架構搭建了多層次的通信結構，在方法應用上具有一定的創(chuàng)新性。
　　第四，完成了雙臂機器人軟件系統(tǒng)設計與分析，同時將控制過程中的任務進行實時性與非實時性劃分，完成了RTAI實時核的加載，并分別在RTAI實時域和Linux非實時域

4、下調用，創(chuàng)新性地提出了基于RTAI實時核的Linux多線程開發(fā)環(huán)境的雙臂機器人軌跡規(guī)劃方法以及雙臂機器人數(shù)據(jù)收發(fā)雙定時策略等。并基于此完成了雙臂機器人實時多線程的創(chuàng)建與退出程序設計、基于Modbus-TCP協(xié)議的Socket網絡通信程序設計以及基于CANopen協(xié)議的CAN總線網絡通信程序設計等;完成了基于神經網絡的雙臂機器人軸孔裝配方法研究，并進行了相關的仿真與實驗。
　　最后，設計了雙臂協(xié)調操作裝配生產線的作業(yè)流程以及燈具裝配