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弯曲木成型加工机器人控制系统研究

丛宪冬  
【摘要】:本文在叙述了机器人技术的发展历史、目前的研究状况以及未来的发展趋势的前提下,结合弯曲木弯曲加工技术的现状,提出了弯曲木加工机器人控制系统的总体设计方案。并对弯曲过程的数学模型、弯曲机械手的轨迹设计及实际进给量的计算方法等理论进行了研究,为弯曲木的加工实现数控化奠定了基础。 文中分析了运动控制器的原理和相关技术,结合弯曲木加工机器人的研制,对基于DSP的五轴步进运动控制器进行了总体设计及相应的硬软件设计。以数字信号处理器DSP和大规模可编程逻辑器件FPGA为核心设计的运动控制器,具有很高的可靠性和稳定性,能满足弯曲木加工机械人系统的应用需要。只需按照命令函数说明,并设定相应的参数来调用相应的功能函数就可以实现各种高性能的运动控制,使得弯曲木加工机器人软件的编程变得简单方便。 针对弯曲木加工机器人控制系统的总体方案,采用研华工业控制计算机和基于DSP步进运动控制器的二级控制方案。控制系统硬件采用模块化设计,提高了系统的可靠性,便于控制系统的升级及扩展。结合硬件完成了控制系统软件设计,软件系统采用VisualC++6.0程序设计语言,在Windows平台上设计了一套模块化弯曲木加工机器人软件系统。包括系统软件关键管理功能实现、运动控制的软件编程和系统控制软件研究三部分。并通过整机试验检测了控制系统硬件和软件的功能。 提出针对弯曲木弯曲过程的模糊控制方案,设计了可调比例因子的模糊控制器,采用离线计算、在线查询模糊控制表的方法,使控制过程更具有实时性,为弯曲过程采用模糊控制提供了理论依据。 本文是以国家“863”高技术项目“弯曲木成型加工机器人生产线”为课题来源,并得到了它的资助。


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