斜導(dǎo)面直線驅(qū)動碼垛機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、碼垛機器人正部分替代人工成為碼垛作業(yè)中的核心設(shè)備，它的智能化程度和碼垛能力決定整個碼垛系統(tǒng)的性能。本文針對一款新型串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)碼垛機器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計研究并實現(xiàn)。這款機器人在空間布局上采用斜導(dǎo)面支撐結(jié)構(gòu)，能較好的優(yōu)化力學(xué)承載性能。在驅(qū)動方面采用直線伺服元件，替代旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，目的之一是避免采用價格昂貴的RV減速機。這種新型結(jié)構(gòu)的機器人特別適用于大負(fù)載的工作任務(wù)，如煉鋼，煉鋁廠生產(chǎn)的鋼錠和鋁錠的搬運和碼垛。本文研究工作中設(shè)計制造了一款小型

2、樣機，對樣機完成控制系統(tǒng)設(shè)計，開展了非線性運動系統(tǒng)算法研究，進(jìn)行了控制實現(xiàn)，驗證了控制系統(tǒng)設(shè)計合理性?？刂葡到y(tǒng)設(shè)計具有通用性，因此本論文項目能為將來類似機構(gòu)碼垛機器人的進(jìn)一步深入研究，甚至實際應(yīng)用打下好的基礎(chǔ)。針對該新型結(jié)構(gòu)碼垛機器人的驅(qū)動控制技術(shù)，本文完成了以下具體工作:
　?。ㄒ唬┐a垛機器人設(shè)計的技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)碼垛需求提出具體的技術(shù)指標(biāo)，并完成斜導(dǎo)面直線驅(qū)動碼垛機器人的SOLIDWORKS模型，對每個關(guān)節(jié)的具體實現(xiàn)進(jìn)

3、行分析和比較。最后確定碼垛機器人的機構(gòu)圖和結(jié)構(gòu)參數(shù)，通過這些機構(gòu)參數(shù)為研究碼垛機器人控制系統(tǒng)的正逆運動學(xué)和軌跡規(guī)劃打下基礎(chǔ);
　?。ǘ┐a垛機器人的運動學(xué)分析。根據(jù)碼垛機器人結(jié)構(gòu)，分析了機器人的正逆運動學(xué)。在正運動學(xué)部分開創(chuàng)性的提出了構(gòu)造相似三角形的方法計算該機構(gòu)的正運動學(xué)。在逆運動學(xué)部分采用了Newton迭代法求解。最后利用MATLAB對工作空間進(jìn)行仿真分析，得到了碼垛機器人的工作空間，優(yōu)化了機構(gòu)參數(shù);
　?。ㄈ┐a垛機器

4、人的軌跡規(guī)劃。從軌跡規(guī)劃的目的出發(fā)將軌跡規(guī)劃歸為四類任務(wù)。本文設(shè)計的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了第一類任務(wù)中的兩種規(guī)劃方式，空間直線和空間圓弧軌跡規(guī)劃。本文推導(dǎo)了這兩種軌跡規(guī)劃的實現(xiàn)算法，并通過MATLAB對控制系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，驗證算法的正確性;
　?。ㄋ模C器人的控制系統(tǒng)方案選擇及其實現(xiàn)。根據(jù)碼垛機器人的技術(shù)指標(biāo)和實際需求，本控制系統(tǒng)采用了固高的GTS四軸運動控制卡和松下伺服電機搭建控制系統(tǒng)硬件平臺?？刂葡到y(tǒng)軟件采用基于固高控制卡的A