Tripod并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析及運(yùn)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著人口紅利的減少，勞動(dòng)力成本的增加，為提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，工業(yè)機(jī)器人得到廣泛應(yīng)用。并聯(lián)機(jī)器人具有高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性、高剛度、高精度的優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于食品、輕工和電子產(chǎn)品等行業(yè)，完成自動(dòng)化分揀、抓取和包裝等重復(fù)性操作。本文以運(yùn)動(dòng)控制為主線，從運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、軌跡規(guī)劃、電控系統(tǒng)和控制策略等方面對(duì)Tripod并聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行研究。
　　首先，在機(jī)構(gòu)分析和自由度求解的基礎(chǔ)上，建立坐標(biāo)系，采用矢量代數(shù)法和數(shù)值法求解運(yùn)動(dòng)學(xué)位置逆解和位置正解；基于運(yùn)動(dòng)

2、學(xué)方程，采用微分變換法，求解雅克比矩陣；基于運(yùn)動(dòng)學(xué)位置逆解的極限邊界搜索法對(duì)機(jī)器人的可達(dá)工作空間進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
　　其次，對(duì)機(jī)器人軌跡規(guī)劃理論進(jìn)行深入研究，針對(duì) Tripod機(jī)器人的典型抓取作業(yè)，采用修正梯形加速度規(guī)律分別在笛卡爾直角空間和關(guān)節(jié)軸空間進(jìn)行軌跡規(guī)劃，求取軌跡函數(shù)，為運(yùn)動(dòng)控制提供軌跡依據(jù)。
　　然后，基于 KeMotion專業(yè)控制器完成了物理樣機(jī)的電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，搭建了運(yùn)動(dòng)性能試驗(yàn)平臺(tái)；提出了基于PC的開(kāi)放式電控系

3、統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，采用倍福的PC控制器和 EtherCAT總線伺服完成硬件架構(gòu)，基于 TwinCAT3軟件和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型構(gòu)建了整個(gè)軟件控制框架。
　　接著，基于運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的控制策略，將 Tripod并聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)簡(jiǎn)化為三條運(yùn)動(dòng)支鏈的單輸入單輸出子系統(tǒng)，在傳統(tǒng) PID控制器的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模糊 PI控制器設(shè)計(jì)和仿真分析。
　　最后，采用 ADAMS軟件對(duì)虛擬樣機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真，驗(yàn)證了運(yùn)動(dòng)學(xué)性能和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；與 MATLAB軟件聯(lián)合仿