一種三平移并聯(lián)機(jī)器人及其多軸控制研究.pdf

1、信息時(shí)代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，引起傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的深刻變革。微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)使信息和智能與機(jī)械裝置和動(dòng)力相結(jié)合，促使農(nóng)業(yè)開始了一場(chǎng)大規(guī)模的機(jī)電一體化的技術(shù)革命。機(jī)電一體化技術(shù)已經(jīng)越來越受到各方面的關(guān)注，在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為其核心部分，也得到了前所未有的發(fā)展。 本文主要通過對(duì)已經(jīng)加工的秧苗移栽機(jī)器人進(jìn)行控制實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，該移栽機(jī)器人具有機(jī)構(gòu)桿長(zhǎng)較長(zhǎng)，桿件剛度不夠，運(yùn)動(dòng)副之間接觸面積較小，引

2、起副的變形過大，原動(dòng)件減速器傳動(dòng)比過大，造成機(jī)構(gòu)工作效率較低等缺點(diǎn)。因此，對(duì)于機(jī)構(gòu)的改進(jìn)分析中，本文主要做了如下工作： (1)本文對(duì)3-CRR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的各分支進(jìn)行重新配置，提出了一種新型的三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。 (2)提出了一種可約系統(tǒng)的概念，并通過計(jì)算論證了該機(jī)構(gòu)是一種完全可約的機(jī)構(gòu)，其輸入與輸出之間具有著一一映射的關(guān)系。 (3)對(duì)該機(jī)構(gòu)進(jìn)行了奇異位形分析，速度性能指標(biāo)分析及靈巧度分析，由分析可知，機(jī)構(gòu)具有非常好的

3、運(yùn)動(dòng)傳遞性能，運(yùn)動(dòng)學(xué)各項(xiàng)同性性能非常好，靈巧度和控制精度可以達(dá)到最優(yōu)值。 (4)在考慮工作空間和機(jī)構(gòu)整體剛度的基礎(chǔ)上對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了桿長(zhǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并利用機(jī)構(gòu)在結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)、干涉等方面的相互關(guān)系，建立起機(jī)構(gòu)的各個(gè)構(gòu)件的參數(shù)同驅(qū)動(dòng)參數(shù)的關(guān)系。 (5)通過MATLAB仿真，得到了該并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間示意圖。 本文對(duì)改進(jìn)后加工完畢的秧苗移栽機(jī)構(gòu)進(jìn)行了控制研究，主要做了以下工作： (1)選用階梯式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，即用基

4、于Windows操作系統(tǒng)的臺(tái)式機(jī)作為上位機(jī)，完成數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與復(fù)雜計(jì)算，用以DSP為核心的多軸伺服控制卡實(shí)現(xiàn)多軸聯(lián)動(dòng)的實(shí)時(shí)控制。 (2)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際工作中所需要的驅(qū)動(dòng)力，對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了合理的選擇，并在實(shí)際的控制中，證明了該步進(jìn)電機(jī)能夠保證系統(tǒng)的順利工作。 (3)在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，由于多重非線性因素的影響，使得系統(tǒng)的控制精度較低，為了解決該問題，本文引入了帶微調(diào)前饋補(bǔ)償功能的模糊PID控制器，并在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，使用該