五自由度串聯(lián)機(jī)器人開放式控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、傳統(tǒng)的封閉式機(jī)器人控制器雖然簡(jiǎn)單、可靠，但只適用于固定的作業(yè)任務(wù)和作業(yè)對(duì)象，無法適應(yīng)因產(chǎn)品多樣化的要求越來越高，致使生產(chǎn)任務(wù)不斷變化的現(xiàn)代制造業(yè)。為了滿足現(xiàn)代制造業(yè)的這種柔性化的生產(chǎn)，必須采用具有開放式結(jié)構(gòu)的控制器。開放式機(jī)器人控制器的軟件和硬件都是開放的，能根據(jù)不同的情況和要求做出相應(yīng)的調(diào)整，這即有利于保持機(jī)器人的現(xiàn)有性能，延長(zhǎng)其使用壽命；又有利于機(jī)器人采用最新的先進(jìn)的控制技術(shù)，促進(jìn)其技術(shù)更新。這些都會(huì)進(jìn)一步降低機(jī)器人開發(fā)的成本，促進(jìn)

2、機(jī)器人應(yīng)用的普及，而應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，反過來又會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)了機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，從而形成良性循環(huán)。
　　 本文首先縱向比較了封閉式控制系統(tǒng)和開放式控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)和橫向?qū)Ρ汝U述了當(dāng)前常用的單片機(jī)控制系統(tǒng)、PLC(程序邏輯控制)控制系統(tǒng)和基于PC機(jī)控制系統(tǒng)的各自特點(diǎn)。
　　 其次，進(jìn)一步比較了基于PC的開放式控制系統(tǒng)的幾種實(shí)現(xiàn)模式，從而確定建立了本課題所采用的PC機(jī)+運(yùn)動(dòng)控制器的開放式五自由度控制系統(tǒng)。并分別對(duì)研華PCI-12

3、43U運(yùn)動(dòng)控制器、保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行了分析，建立了機(jī)器人控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。
　　 再次，討論了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)問題，運(yùn)用Denavt-Hartenberg表示方法建立了機(jī)器人各個(gè)關(guān)節(jié)的坐標(biāo)系，求得了機(jī)器人末端手爪的參考點(diǎn)相對(duì)于基坐標(biāo)系的位姿變換矩陣，建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型。
　　 最后，以機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)數(shù)學(xué)模型為算法基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)和模塊化思想設(shè)計(jì)方法，在微軟WindowsXP系統(tǒng)平臺(tái)下，用Visu