Tripod并聯(lián)機器人運動學分析及運動控制研究.pdf

1、隨著人口紅利的減少，勞動力成本的增加，為提高產品質量和生產效率，工業(yè)機器人得到廣泛應用。并聯(lián)機器人具有高動態(tài)響應性、高剛度、高精度的優(yōu)點，廣泛用于食品、輕工和電子產品等行業(yè)，完成自動化分揀、抓取和包裝等重復性操作。本文以運動控制為主線，從運動學分析、軌跡規(guī)劃、電控系統(tǒng)和控制策略等方面對Tripod并聯(lián)機器人進行研究。
　　首先，在機構分析和自由度求解的基礎上，建立坐標系，采用矢量代數法和數值法求解運動學位置逆解和位置正解；基于運動

2、學方程，采用微分變換法，求解雅克比矩陣；基于運動學位置逆解的極限邊界搜索法對機器人的可達工作空間進行簡要分析。
　　其次，對機器人軌跡規(guī)劃理論進行深入研究，針對 Tripod機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節(jié)軸空間進行軌跡規(guī)劃，求取軌跡函數，為運動控制提供軌跡依據。
　　然后，基于 KeMotion專業(yè)控制器完成了物理樣機的電控系統(tǒng)設計，搭建了運動性能試驗平臺；提出了基于PC的開放式電控系

3、統(tǒng)設計方案，采用倍福的PC控制器和 EtherCAT總線伺服完成硬件架構，基于 TwinCAT3軟件和運動學模型構建了整個軟件控制框架。
　　接著，基于運動學模型的控制策略，將 Tripod并聯(lián)機器人控制系統(tǒng)簡化為三條運動支鏈的單輸入單輸出子系統(tǒng)，在傳統(tǒng) PID控制器的基礎上，進行模糊 PI控制器設計和仿真分析。
　　最后，采用 ADAMS軟件對虛擬樣機進行運動學仿真，驗證了運動學性能和運動學模型；與 MATLAB軟件聯(lián)合仿