文档介绍：哈尔滨工程大学
硕士学位论文
五自由度教学机器人控制系统设计及实验研究
姓名:孙卓君
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:张立勋
20070101
摘要在机器人的研究领域中,如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后,本论文的主要目标是建立一个新型全数字的基于虵的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台,实现对五自由度教学机器人的精确控制。本论文分析了所研究的五自由度教学机器人的本体结构。在明确了实现机器入精确位置伺服控制的控制原理后,在分析对机器人控制系统的诸多可行性方案的基础上,确定采用了两级刂铺逑到峁梗旱谝患禖为上位计算机,它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算:第二级8咝阅艿腁处理器,辅之以具有高速并行处理能力的芯片,实现了对机器人多个关节的高速并行驱动;采用串口实现上位计算机与下位控制器之间的数据通信,这样既保证了两者之间连接方便,又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。机器人系统的软件设计包括两个部分:一是采用鲁迪值纳衔患嗫软件系统,它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算,同时完成用户与机器入系统之间的信息交互:二是采用实时操作系统/实现的下位机控制程序,它主要负责接收上位监控系统的命令,实现对机器人的实时驱动,同时还能够实时的向上位监控系统机器人反馈的当前状态信息。研究开发出的五自由度教学机器入控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点,它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制。关键词:教学机器人;多自由度伺服控制器;实时操作系统;哈尔滨倘搜妒苈畚
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哈尔滨工程大学学位论文原创性声明作者┳:圣和本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成的。有关观点、方法、应。除文中已注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。日期:’竽阥月缛数据和文献的引用已在文中指出,并与参考文献相对
第滦髀本文选题目的及意义随着现代科学技术的迅速发展,尤其是进入年代以来,机器人技术的进步与其在各个领域的广泛应用,、研究列入国家高新技术发展计划。世界各国普遍在高等院校为大学本科生及研究生开设出介绍机器人技术的有关课程。为了培养机器人开发、设计、生产、维护方面的人才,我国很多高校也为本科生和研究生开设了机器人学课程。笔者所开发的教学机器人,以示教再现控制为主,可以很好的说明工业机器人的工作原理和工作过程。将其作为‘机器人学》、‘机器人技术》及‘机电一体化系统设计》课程及机械电子工程专业机电结合的综合教学实验设备,不仅可以使学生在轻松愉快的氛围中充分理解相关课程的专业知识,而且可以激发学生的专业学习兴趣,使他们树立系统工程概念,,本教学机器人的研制成功,对机电一体化专业教学有着十分重要的意义。本课题的目的是设计一个具有示教再现功能的五自由度的教学机器人,通过控制三个位置自由度,两个姿态自由度及手爪自由度,使其能在作业空间内运动,向学生生动地演示机器人的基本原理,培养其对机器人的兴趣。随着我国高等教育的进一步发展,尤其对机器人技术方面人才的需求进一步扩大,教学机器人作为一种直观的教学方式,将抽象的机器人学,控制理论和机电一体化设计等多门学科的理论知识,蕴于具体形象实际的机器人中,让学生在实践的环境下学习理论知识,从中验证书中的各个定理及知识点,侵其更好的掌握专业知识,综合了解各个学科之间的内在联系,因此对机器人的教学有很重要的意义“哈尔滨檀笱妒宦畚
⒄⒄瓜肿工业机器人的发展始于世纪年代,年美国戴沃尔发表了“通用重复型机器人”的专利论文,第一次提出了“工业机器人“的概念。年美国联合控制公司研制出第一台数控工业机器人原型。年美国就瞥龅谝惶üひ祷魅耍拦腔魅说墓氏纭年代随着传感技术和工业自动化的发展,这时是工业机器人的发展初期,机器人开始向适用化发展,并被用于电焊和喷涂作业。年代随着计算机和人工智能的发展,机器人进入适用化时代。日本虽起步较晚,但结合国情,面向中小企业,采取了一系列鼓励使用机器人的措施。其机器人拥有量很快超过了美国,一举成为“机器人王国”.∞年代工业机器人进入发展中期,汽车、电子等行业开始大量使用工业机器人,推动了机器人产业的发展。工业机器人的应用满足了人们特性