平面二自由度機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本論文根據(jù)山東省科技廳資助項(xiàng)目“廢紙雜質(zhì)自動(dòng)分揀機(jī)器人研發(fā)與應(yīng)用”的流水線分揀應(yīng)用要求設(shè)計(jì)了一種新型的平面并聯(lián)機(jī)器人并獲得國(guó)家發(fā)明專利。該并聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)部分由多連桿組成，端拾器與基座通過連桿形成環(huán)狀閉鏈約束，并且伺服電機(jī)以及減速器全部在基座上，使其運(yùn)動(dòng)慣量低，剛性強(qiáng)，負(fù)載能力大，運(yùn)動(dòng)速度快。本文提出的并聯(lián)機(jī)器人具有比目前串聯(lián)機(jī)器人更簡(jiǎn)單的控制算法，通過機(jī)械的方式完成兩關(guān)節(jié)空間伺服電機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)解耦。
　　本文首先詳細(xì)敘述了具有發(fā)明專

2、利的新型新型平面機(jī)器人的結(jié)構(gòu)。然后依據(jù)該結(jié)構(gòu)分析了該分揀機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解以及逆解，從位置上建立了端拾器從笛卡爾坐標(biāo)到關(guān)節(jié)空間坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。并且推導(dǎo)了分揀機(jī)器人的速度雅克比矩陣以及其逆雅克比矩陣計(jì)算方法，建立了端拾器在笛卡爾空間到關(guān)節(jié)空間的速度映射關(guān)系。并根據(jù)雅克比矩陣的奇異性，分析了分揀機(jī)器人工作空間的奇異點(diǎn)情況。根據(jù)建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型研究了新型平面機(jī)器人的軌跡規(guī)劃方法，并對(duì)多項(xiàng)式規(guī)劃，梯形速度曲線規(guī)劃、雙S曲線規(guī)劃的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。

3、然后從一維軌跡規(guī)劃擴(kuò)展到平面二維軌跡規(guī)劃，最終根據(jù)新型平面機(jī)器人的要求規(guī)劃出了常規(guī)作業(yè)梯形速度曲線門型軌跡。然后根據(jù)新型平面機(jī)器人的應(yīng)用需求對(duì)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)部件進(jìn)行選型，并且基于固高科技的CPAC編程環(huán)境編寫了分揀機(jī)器人上位運(yùn)動(dòng)控制程序，以及人機(jī)交互界面。在伺服驅(qū)動(dòng)參數(shù)整定方面，對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)建模分析，從永磁同步伺服電機(jī)數(shù)學(xué)建模、矢量控制算法建模到伺服驅(qū)動(dòng)串級(jí)控制模型。并根據(jù)建好的數(shù)學(xué)模型依據(jù)西門子二階最優(yōu)系統(tǒng)以及典型Ⅰ型系統(tǒng)、典型Ⅱ