本文摘要:
本文主要是對五軸混聯(lián)機(jī)器人進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)分析、控制系統(tǒng)的搭建與調(diào)試、結(jié)合虛擬樣機(jī)的界面設(shè)計以及樣機(jī)的實驗研究,論文完成的主要工作如下:
(1)完成了五軸混聯(lián)機(jī)器人運(yùn)動學(xué)的計算。利用幾何法與迭代法建立以桿長和轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)角度作為輸入的運(yùn)動學(xué)正解模型用來確定機(jī)構(gòu)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(lián)機(jī)器人反解模型,以確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動需要移動的距離和轉(zhuǎn)動的角度,并轉(zhuǎn)化輸入到機(jī)構(gòu)中。
(2)搭建完成了控制系統(tǒng)與電機(jī)。根據(jù)混聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動關(guān)系,安裝完成五個電機(jī)與一個電主軸,再利用三個編碼器測量和反饋來加強(qiáng)運(yùn)動的精準(zhǔn)性,之后利用總線控制模式設(shè)計出電路后,再利用ServoStudio 2設(shè)置好驅(qū)動器環(huán)境與設(shè)定,最后寫入正反解實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的整體運(yùn)動,寫入運(yùn)動程序完成運(yùn)動過程。
(3)完成了五軸混聯(lián)機(jī)器人虛擬樣機(jī)與上位機(jī)的開發(fā)。將虛擬樣機(jī)與上位機(jī)的結(jié)合,虛擬樣機(jī)技術(shù)可以利用虛擬環(huán)境在可視化方面的優(yōu)勢和其在可交互式探索虛擬物體功能,對機(jī)器人進(jìn)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(jī)尺寸參數(shù)的標(biāo)定。對2UPU-SP+RR利用激光跟蹤儀標(biāo)定過程,誤差補(bǔ)償以及運(yùn)動測試,對機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬,得出加工所需的前提操作,為后續(xù)機(jī)構(gòu)的加工以及使用奠定了基礎(chǔ)。
主要創(chuàng)新點如下:
(1)在五軸混聯(lián)機(jī)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(yōu)的麻煩,又利用了牛頓迭代法求解出數(shù)值解,在控制學(xué)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(jìn)行修正,且角度為輸入的正解解析解可以反饋到虛擬樣機(jī)中進(jìn)行加工的預(yù)操作和預(yù)感知。
(2)利用總線控制簡化了控制電路,方便了后續(xù)控制,利用角度編碼器的負(fù)反饋增加了機(jī)構(gòu)控制運(yùn)動的精準(zhǔn)性,同時將PMAC原本的運(yùn)動程序與G代碼相結(jié)合,完成了G代碼這種應(yīng)用較為廣泛的代碼的控制。
本文五軸混聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)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(jìn)一步研究:
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