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六自由度关节型机器人本体设计和控制系统的研究

程军  
【摘要】:在六自由度机器人群体中,关节型机器人以工作范围大、动作灵活、结构紧凑、能抓取靠近机座的物体等特点备受设计者和使用者的青睐。本课题设计的六自由度关节型机器人既可以用于实际生产,也可以用于教学和科研。用于实际生产既可以执行点位控制下的操作也可以执行连续轨迹控制下的操作,用于教学和科研使用户或第三方不仅能够了解机器人的组成和运行原理,而且可以做进一步的研发,所以本课题研究具有广泛的实际意义和应用前景。为满足该机器人操作内容柔性化的需求,本文进行了相关关键技术研究。 本课题从实际情况出发,对机器人的机构可行方案进行了充分论证,用Pro/Engineer和AutoCAD等软件设计出了机器人本体结构,在此基础上运用D-H方法进行了机器人的运动学分析,采用关节空间法和笛卡儿空间法详细规划了机器人的运动轨迹,并开发出了基于ISA总线的控制电机轴卡,该轴卡可以同时控制六个控制电机。同时,开发了一套基于WINDOWS的控制软件,该软件具有交互式界面及开放式结构,把软件的大部分功能提供给用户,使用户或第三方可方便地进行二次开发,扩充其应用功能。该控制软件利用Visual C++便于底层访问控制的优势,通过动态链接库(DLL)编写运动控制函数直接对硬件接口进行访问,并把系统的各种控制功能通过动态链接库(DLL)提供给用户,实现开放化,使用户方便地实现对系统深层控制,进行二次开发。


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