模擬深海環(huán)境下液壓作業(yè)機械手控制系統(tǒng)研究與實現(xiàn).pdf

1、隨著人類社會的發(fā)展，陸上資源逐漸消耗殆盡。在此情況下，迫切需要加快對海洋資源的開發(fā)和利用。而海洋資源開發(fā)技術(shù)與裝備是海洋資源勘探和開發(fā)必不可少的工具。開發(fā)應(yīng)用于深海模擬環(huán)境中的作業(yè)機械手系統(tǒng)能為深海模擬環(huán)境提供良好的作業(yè)手段及作業(yè)工況模擬，也能促進我國在深海作業(yè)機械手系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域開發(fā)能力的提高。
　　本文分析了模擬深海環(huán)境作業(yè)機械手整體方案。分別對模擬深海環(huán)境的高壓艙、機械手本體結(jié)構(gòu)、機械手作業(yè)要求進行了研究。在此基礎(chǔ)上，分析了機

2、械手系統(tǒng)控制功能需求，制定了控制系統(tǒng)的原理和框架結(jié)構(gòu)。
　　根據(jù)機械手系統(tǒng)工作環(huán)境、功能需求和驅(qū)動方式，獲取了相應(yīng)技術(shù)參數(shù)，為控制系統(tǒng)的搭建做準備。論述了控制系統(tǒng)通信終端的通信方式和詳細設(shè)計過程。對比分析了下位機PLC各種通信方式，選定通信方式和硬件組成。利用UDP通信建立了上位機和下位機PLC之間的網(wǎng)絡(luò)通信，實現(xiàn)上位機對執(zhí)行器的指令發(fā)送和下位機將傳感器數(shù)據(jù)的上傳。利用模擬量采集模塊將4個安裝在液壓缸內(nèi)的位移傳感器的信號采集到PL

3、C中，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理與轉(zhuǎn)換。分析了串行通信中的Modbus數(shù)據(jù)通信格式，利用Modbus數(shù)據(jù)通信采集了監(jiān)控液壓站的溫度壓力的變送器數(shù)據(jù)。最后利用上位機串口通信功能完成了工業(yè)控制手柄與上位機的通信連接，實現(xiàn)了工業(yè)手柄對機械手的直接控制。
　　在VC++開發(fā)環(huán)境下，以MFC為基礎(chǔ)利用C++開發(fā)設(shè)計了控制系統(tǒng)的通信程序和人機交互接口。用戶能在遠程工控機利用三維顯示數(shù)據(jù)顯示功能和控制輸出功能對機械手運行姿態(tài)進行遠程監(jiān)測和控制。軟件開發(fā)過程

4、中，利用OpenGL圖形接口將三維模型導(dǎo)入到VC中，并利用PLC上傳的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了對三維模型的實時驅(qū)動。
　　在機械手運動學(xué)基礎(chǔ)上進行了直線軌跡規(guī)劃分析研究。并對一段400mm豎直直線軌跡分別用類PWM循環(huán)啟停法、自動跟蹤法和路經(jīng)點控制法三種方法進行實驗。結(jié)果表明機械手在前兩種方法下不穩(wěn)定，在路經(jīng)點控制法控制下，基本能實現(xiàn)機械手連貫運行，但仍然有個別點有短暫停滯現(xiàn)象。此外，還對機械手系統(tǒng)進行了分步調(diào)試和功能測試，對機械手負重能力、