基于DSP的焊裝機(jī)器人控制算法研究與仿真設(shè)計(jì).pdf

1、機(jī)器人應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域，在當(dāng)今社會(huì)日益自動(dòng)化、信息化的趨勢(shì)下，研究六自由度焊接機(jī)器人的控制算法及在DSP上的實(shí)現(xiàn)，具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義。在汽車車身焊接工藝中，要求焊裝機(jī)器人實(shí)現(xiàn)車身部件的各類焊接操作，其對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制要求最為迫切。本文在研究單臺(tái)六自由度焊裝機(jī)器人動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)上，研究了實(shí)現(xiàn)其關(guān)節(jié)電機(jī)控制的實(shí)時(shí)性算法，最優(yōu)化焊接操作路徑，實(shí)現(xiàn)了DSP與上位機(jī)通信互聯(lián)，并在MATLAB軟件下對(duì)算法進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，將其應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)

2、的離線虛擬調(diào)試，取得了一定的效果。
　　首先，本文針對(duì)六自由度焊接機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域和研究背景做了相關(guān)介紹，指出要在DSP上實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)的控制，必須研究六自由度焊裝機(jī)器人的逆動(dòng)力學(xué)控制算法并進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。
　　其次，針對(duì)六自由度焊裝機(jī)器人控制實(shí)時(shí)性問(wèn)題，利用TMS320LF2812型DSP芯片，通過(guò)其高速數(shù)字信號(hào)處理能力，實(shí)時(shí)對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方程逆運(yùn)算，以求解控制模型的前饋補(bǔ)償，并以C語(yǔ)言對(duì)算法進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)算

3、法的可用性。研究了應(yīng)用 DSP片上資源實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)電機(jī)控制的 PWM控制算法。通過(guò)DSP片上微控制系統(tǒng)生成了機(jī)器人各軸關(guān)節(jié)電機(jī)的實(shí)時(shí)PWM控制波形，利用所生成的控制波形進(jìn)行典型的圓弧路徑插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。利用DSP片上微控制系統(tǒng)對(duì)關(guān)節(jié)電機(jī)編碼器信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)模型的反饋輸入，提高對(duì)各軸關(guān)節(jié)電機(jī)控制的實(shí)時(shí)精度。
　　再次，在研究了DSP片上微控制系統(tǒng)控制機(jī)器人各關(guān)節(jié)電機(jī)實(shí)現(xiàn)軌跡插補(bǔ)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行機(jī)器人點(diǎn)位/連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)軌跡規(guī)劃，在DS

4、P片上微控制系統(tǒng)上對(duì)算法進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)，并優(yōu)化路徑以使工藝過(guò)程能量最優(yōu)，在引入了機(jī)器人實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境等各類約束條件下，求解滿足一定效費(fèi)比的最優(yōu)工作路徑，并給出了20個(gè)焊點(diǎn)以及路徑點(diǎn)的最優(yōu)坐標(biāo)值。
　　最后，對(duì)DSP片上微控制系統(tǒng)與上位機(jī)的串口通信進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)二次曲面的插補(bǔ)路徑跟蹤進(jìn)行了仿真設(shè)計(jì)。驗(yàn)證了DSP對(duì)機(jī)器人各關(guān)節(jié)電機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制所需串口通信，同時(shí)驗(yàn)證了DSP求解機(jī)器人逆動(dòng)力學(xué)算法的可行性。在仿真設(shè)計(jì)中，在MATLAB仿真