3自由度柔性手臂實驗平臺的研究.pdf

1、機器人技術在各個行業(yè)得到了廣泛應用，已經(jīng)成為自動化生產(chǎn)的主要組成部分。柔性機器人的動力學建模及控制器設計是機器人研究領域的前沿課題，本文設計并建造了一套3自由度柔性手臂實驗平臺，在此基礎上，對柔性機器人的動力學建模以及控制技術進行了研究。 論文中首先分析了實現(xiàn)柔性手臂實驗平臺的方案，提出并設計了一種四桿機構做為柔性手臂的機械結構，采用了全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)經(jīng)諧波減速器驅動柔性手臂的驅動方案，提出了適合柔性機器人控制和二次開發(fā)的開放

2、式控制器體系結構，確定了“PC+基于DSP的運動控制卡”的控制方案?；谠摲桨?，選擇了以工業(yè)計算機和PMAC運動控制卡組成的柔性手臂控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了以電流、速度為內環(huán)，位置為外環(huán)的三層半閉環(huán)控制。 以上述硬件平臺為對象，分別建立了球面坐標和笛卡兒坐標下的柔性手臂運動學方程，求出了其運動學方程的正、逆解，實現(xiàn)了PTP和CP兩種軌跡插補算法。 采用集中質量模型建立了柔性手臂的動力學方程及其Simulink模型，利用Simul

3、ink模型仿真分析了庫侖摩擦力、電機轉子慣量和齒輪減速比對系統(tǒng)性能的影響。 研究了PMAC運動控制卡的PID參數(shù)和陷波濾波器參數(shù)對柔性手臂動態(tài)性能的影響，利用PComm32函數(shù)實現(xiàn)了計算機和運動控制卡之間的通訊，采用面向對象技術和模塊化思想設計了界面友好的控制軟件。 本文設計的四桿機構用來傳遞電機到手臂端部的運動，可有效簡化手臂的動力學建模；設計的控制器具有開放式結構，便于集成其它外圍設備，并可以作為一個良好的機器人控制