一種五自由度機械手控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、本設計為一種五自由度機械手的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)以日本三菱公司早年生產的RV-M1C機械手為控制對象（原控制系統(tǒng)已損壞，無法修復）。控制系統(tǒng)主要是由PC機、PLC、觸摸屏、編碼信號適配板等組成。PC機作為主上位機用于完成機械手位姿的運算及控制指令的發(fā)送，觸摸屏作為輔助上位機，使系統(tǒng)可脫離PC機完成相關參數的設定及指令發(fā)送。PLC是核心控制模塊，一方面接收來自于PC機、觸摸屏的位姿參數及控制指令，另一方面通過編碼信號適配電路對機械手各關節(jié)電機的

2、編碼信號進行采集處理，同時執(zhí)行PLC用戶程序給出各關節(jié)電機的控制信號。系統(tǒng)通過上位機與下位機的配合，以半閉環(huán)的方式控制機械手實現(xiàn)指定的動作。當指定機械手末端執(zhí)行裝置目標位置的空間坐標后，通過輔助切線的方法，分別求出肩關節(jié)、肘關節(jié)轉動的取值范圍，列出空間坐標系的旋轉矢量方程，確定末端執(zhí)行器能夠到達指定空間坐標的肩關節(jié)、肘關節(jié)、腕關節(jié)的取值組合，最后根據“大臂小動、小臂大動”的原則，求出機械手的最佳位姿。用該方法求解位姿不需要使用運動學方程

3、正解的結果，而且程序編寫更為簡單，運算速度更快。位姿的求解運算通過C#編寫的算法程序在PC機中完成。PLC對各關節(jié)電機編碼信號的接收由一個高速計數器配以相應的選通信號實現(xiàn)。為提高運行速度，PC機與PLC間的數據傳送采用直接讀寫PLC相關軟器件的方式。該控制系統(tǒng)可用于工業(yè)生產中相同結構的五自由度機械手的實際控制，同時，由于其模塊式開放設計的特點，也適合作為學生學習機械手相關課程的實驗平臺，給各層次的學生提供由動作控制到位姿算法的由簡單到復