探究开放式机器人控制系统研究与实现

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1、武汉科技大学硕士学位论文开放式机器人控制系统研究与实现姓名：胡鹏申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：方康玲20060510武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要随着科技的发展，机器人技术在各个行业得到了日益广泛的应用，已经成为自动化生产的组成部分。本文针对机器人控制器的开放性设计问题，首先回顾了开放式机器人控制器的发展概况和传统控制器的致命缺点，分析了开放式机器人控制器的概念、功能和特点，确定了机器人控制系统硬件方案；其次从机器人运动学方面出发，根据D—H方法建立了KLD一600机器人的正逆运动学模型：再次分别从关节空间多项式轨迹规划算法和笛卡尔空间直线插补和圆弧插补算法进行轨迹规

2、划，构建了机器人路径规划的基本功能；最后组建了基于PMAC多轴运动控制卡的开放式机器人控制系统。机器人控制系统采用双微机分级控制方式和模块化结构设计，下级P姒C运动控制卡实现对各个关节的位置伺服控制和多个关节的协调控制，上级工控机负责整个系统管理和路径规划。机器人关节采用电流、速度为内环，位置为外环的三层半闭环的运动伺服控制方法，编写了机器人运动程序和手爪PLC程序等下位机程序完成机器人多个关节的协调控制：通过调用Pcomm32动态链接库实现上位机与下位机的实时通信；基于机器人正、逆运动学模型和轨迹插补算法，开发了机器人系统的模块化控制软件，实现了安全检查、参数设置、运动学分析、示教再现等功能

3、，并圆满地完成了机器人搬运物件的实验过程。实践证明这种机器人控制系统运行平稳，定位精度高，具有良好的开放性和扩展性。关键词：开放式机器人；运动学；位置控剑；轨迹规划：P敲Ac第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnologyrobotiswidelyappliedinmanywaysasanimportantpartofautomationproduction．Thispaperisfocusedonthedesignproblemofopenstructurerobotcontroller．Thesummaryof

4、robotsandthedeadlydisadvantageofoldrobotcontrollerisreviewed，andtheconception，functionandcharacteristicofopenstructurerobotcontrollerisanalyzedatfirst，SOthehardwarecompositionofrobotcontrolsystemissetdown．Thensix-axisKLD一600robotkinematicsmodelandinversekinematicsmodelissetupthroughD-Hmethod．Afterth

5、atrobottrajectoryplanningmethodisdiscussedfromjointspaceandCartesianspacerespectively．FinallyanopenstructurerobotcontrolsystembasedonPMACisdesigned．Bi·microprocessorcontrolandmodulestructuredesignmethodisappliedintherobotcontrolsystem，andthelowerlevelPMAC(ProgrammableMulti-AxisController)isemployedt

6、orealizepositionservocontrolofeveryjointandcoordinatealljoints，whilethehi曲erlevelIPCfIlldustrialPersonalComputer)isinchargeofsystemmanagementandmotiontrajectoryplanning．Thecurrent，velocityandpositionthreecloseloopcontrolwayisappliedintherobotjointcontrol，andmulti-jointcoordinationcontrolisaccomplish

7、edbyprogrammingrobotmotionprogramandclawPLCprogram．ThecommunicationofhigherlevelandlowerlevelisachievedbyPcomm32dynamiclibrary．Themodulecontrolsoftwareisdevisedbasedonrobotkinematicsandinversekinemati