本文摘要:
本文主要是對五軸混聯機器人進行了運動學分析、控制系統的搭建與調試、結合虛擬樣機的界面設計以及樣機的實驗研究,論文完成的主要工作如下:
(1)完成了五軸混聯機器人運動學的計算。利用幾何法與迭代法建立以桿長和轉動關節角度作為輸入的運動學正解模型用來確定機構的初始位置,在對比以上幾種算法后,挑選了較為方便控制的正解與反解算法,又建立了混聯機器人反解模型,以確定機構運動需要移動的距離和轉動的角度,并轉化輸入到機構中。
(2)搭建完成了控制系統與電機。根據混聯機器人的運動關系,安裝完成五個電機與一個電主軸,再利用三個編碼器測量和反饋來加強運動的精準性,之后利用總線控制模式設計出電路后,再利用ServoStudio 2設置好驅動器環境與設定,最后寫入正反解實現機構的整體運動,寫入運動程序完成運動過程。
(3)完成了五軸混聯機器人虛擬樣機與上位機的開發。將虛擬樣機與上位機的結合,虛擬樣機技術可以利用虛擬環境在可視化方面的優勢和其在可交互式探索虛擬物體功能,對機器人進行集合、功能、制造及控制程序等多方面的交互建模與分析。(4)完成了樣機尺寸參數的標定。對2UPU-SP+RR利用激光跟蹤儀標定過程,誤差補償以及運動測試,對機構進行仿真模擬,得出加工所需的前提操作,為后續機構的加工以及使用奠定了基礎。
主要創新點如下:
(1)在五軸混聯機器人正解的分析上,正解計算利用了幾何法求出桿長與角度為輸入的解析解,避免了迭代法尋優的麻煩,又利用了牛頓迭代法求解出數值解,在控制學上使用牛頓迭代法計算正解算法,同時利用桿長與角度為輸入的正解解析解的算法進行修正,且角度為輸入的正解解析解可以反饋到虛擬樣機中進行加工的預操作和預感知。
(2)利用總線控制簡化了控制電路,方便了后續控制,利用角度編碼器的負反饋增加了機構控制運動的精準性,同時將PMAC原本的運動程序與G代碼相結合,完成了G代碼這種應用較為廣泛的代碼的控制。
本文五軸混聯機器人控制系統設計與實驗研究,雖然取得了一些研究成果,但仍存在以下工作有待于進一步研究:
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