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《中南大学》 2010年
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六自由度教学机器手臂控制系统的研究

段凌飞  
【摘要】: 教学机器手臂集成了工程力学、材料力学、电气、机械设计、控制技术、计算机、传感器技术等知识,一直是教师和科研人员进行算法研究、控制系统设计的研究热点。 教学机器手臂的灵活运转需要6个自由度,目前部分高校研制的机器手臂中多为5自由度以下,这些机器手臂结构过于简单、功能单一且无开放性,大多无法实现仿生等高级功能。 本文针对当前教学机器手臂的缺点,秉承开放式设计的思想,即机械结构开放、控制系统开放、软件开放,提出一种六自由度机器手臂的设计方案。该机器手臂采用全铝合金材质和独立的6关节驱动控制系统,通过末端执行器的传感器可实现仿生功能,全面涉及机械、控制、传感器和计算等方面的教学知识,且方便的进行算法研究等。 本文设计的机器手臂采用直流伺服电机同精密谐波减速器配合驱动关节运动,具有精度高、控制性能好、结构简单的特点。机器手末端执行器采用步进电机同蜗轮蜗杆减速器配合控制,其大堵转力矩利于抓取物体,通过设定的电阻应变计,可测量抓取力大小,实现仿生功能。同时还对机器手臂设计了必要的保护措施,确保机器手臂工作安全。 针对机器手臂运动具有非线性等特点,采用了模糊神经网络算法,论文阐述了控制算法的实现方法,并通过Matlab进行了仿真,得到了较好的控制性能。同时使用VC++编程软件、OPenGL三维技术等设计了控制软件,采用简单明了的自定义语言进行编程输入,从而实现用户的不同控制用途。其开放的动态链接库,方便于采用不同控制算法的二次开发。 最后对设计的机械手臂和控制系统进行了实际操作测试,结果表明,该教学用机器手臂精度完全符合给定要求。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP242.3

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 林仕高;搬运机器人笛卡尔空间轨迹规划研究[D];华南理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前9条
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9 周志易;杨志强;;自适应过滤法在磁悬浮陀螺全站仪观测数据预测中的应用研究[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 关丽荣;基于反推技术的永磁直线同步电机控制策略研究[D];沈阳工业大学;2010年
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3 衷路生;状态空间模型辨识方法研究[D];中南大学;2011年
4 陈雯柏;无线传感器网络中MIMO通信与移动机器人控制的算法研究[D];北京邮电大学;2011年
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7 唐晶磊;喷药机器人杂草识别与导航参数获取方法研究[D];西北农林科技大学;2010年
8 朱方;多信息融合模式分类方法研究及在公交客流识别系统中的应用[D];河北工业大学;2010年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐建建;基于WDF的USB接口遥控器驱动设计与开发[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前8条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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8 宋叔飚;神经网络在语音识别中的应用研究[D];西北工业大学;2002年
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【相似文献】
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4 郭会明;;动感仿真的建模与实现方法研究[A];二○○一年中国系统仿真学会学术年会论文集[C];2001年
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10 赵鹏飞;胡立坤;;全局快速终端滑模控制在六自由度机械臂轨迹跟踪中的应用[A];中南六省(区)自动化学会第二十九届学术年会论文集[C];2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
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5 本报记者 刘艳荣;863科技大展机器人风头出尽[N];大众科技报;2001年
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7 李泽;徐文荣搞起了高科技旅游[N];中国县域经济报;2008年
8 本报记者 李泓冰 曹玲娟;40天创造奇迹[N];人民日报;2010年
9 柯文;CCTV新楼模拟地震振动台试验完成[N];中国建设报;2005年
10 杨莉;三维表面检测系统进军造船领域[N];中国船舶报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 周雪峰;六自由度双足机器人步行研究[D];华南理工大学;2011年
6 丁渊明;6R型串联弧焊机器人结构优化及其控制研究[D];浙江大学;2009年
7 关广丰;液压驱动六自由度振动试验系统控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
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10 王洪瑞;液压六自由度并联机器人运动控制研究[D];燕山大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王超;浮体六自由度测量系统的硬件设计与实现[D];大连理工大学;2004年
2 伍英华;六自由度一体式坦克模拟器误差特性及控制[D];大连理工大学;2010年
3 张丹丹;高压特种作业机械手的研究[D];吉林大学;2011年
4 陈树涛;非接触式双CCD浮体六自由度测试仪的图像研究[D];大连理工大学;2004年
5 魏玉凤;纳米六自由度微动工作台机械设计[D];合肥工业大学;2004年
6 沈海滨;基于立体视觉的浮体六自由度测量 [D];大连理工大学;2006年
7 潘海兵;草方格铺设机器人振动系统的研究[D];东北林业大学;2006年
8 刘伟明;波浪中船舶六自由度“操纵—摇荡”耦合运动数值仿真[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 白林;六自由度电动平台控制系统设计[D];大连海事大学;2011年
10 刘小初;六自由度运动模拟器结构参数分析设计[D];哈尔滨工业大学;2006年
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