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基于DMC的六自由度机器人运动控制研究

王谦  
【摘要】:开放式的系统结构使得机器人控制系统能够根据要求扩展和更改功能,从而增强机器人的性能,而模块化设计使得机器人控制系统安装维护方便,同时提高了机器人的可靠性,本文就从开放式和模块化的要求出发,设计并研究了使用DMC-2183运动控制卡和工控机组成的6自由度机器人。本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DMC-2183运动控制卡实现对各个关节的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。 首先,在分析6自由度机器人的机械系统的基础上,阐述了机器人的运动学建模方法和正逆解求取。重点研究了机器人在笛卡尔空间的轨迹规划,包括直线轨迹规划、圆弧轨迹规划和B样条曲线轨迹规划。 其次,在充分分析DMC-2183运动控制卡的基础上,设计了以工控机和运动控制卡为基础的开放式硬件结构。同时利用面向对象的方法,结合C++语言,设计了基于WindowsXP操作系统的6自由度机器人软件系统。重点阐述了轨迹规划的具体实现方法和示教再现模块,以及多线程技术。 最后,用C++语言对所研究的轨迹规划算法进行编程,再把运行算法程序得到的数据在MATLAB平台上进行轨迹规划仿真,在实际机器人平台上验证所研究的轨迹规划算法,完成了机器人轨迹规划运动的实验过程,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。


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