工业机器人运动控制系统的研究与设计

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1、浙江工业大学硕士学位论文工业机器人运动控制系统的研究与设计作者姓名：黄文嘉指导教师：董辉副教授浙江工业大学信息工程学院2014年04月DissertationSubmittedtoZhejiangUniversityofTechnologyfortheDegreeofMasterTheResearchandDesignofIndustrialRobotMotionControlsystemCandidate：HuangWenjiaAdvisor：AssociateProf．DongHuiCollegeofInform

2、ationEngineeringZhejiangUniversityofTechnologyApril．2014浙江工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。作者签名：鹰彩日期易脾年眵月／7日学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于I、保密2、不保年解密后适用本授权书。(请在以上相应方框内打“妒’)储躲缓翰导师签名日期2口／孝年Dj月，7日日期：肼年D上月／7日浙江工业大学硕士学位论文工业机器人运动控制系统的研究与设计摘要随着现代化制造业规模化的生产，工业机器人开

4、始在装备、制造行业的广泛使用，并且在提高生产作业效率的同时又进一步解决了近年来用工荒的问题。传统的商用工业机器人控制系统常常把每个关节简单的作为一个伺服结构来考虑，而忽略了动力学因素。这种方法有精度较低，速度与加速度不可靠等问题，不适用于使用在动作比较复杂，操作比较精细的环境。为了解决这类问题，本课题研究设计了一种工业机器人运动控制系统，并主要进行以下工作：1．研究学习了工业机器人运动学与动力学的基本知识，使用D—H法求解了工业机器人的正、逆运动学问题，并采用拉格朗日方法建立了机器人的动力学方程，为工业机器人运动控制

5、系统的研究提供了研究模型。2．介绍了迭代学习控制的基本控制方法，在研究了各类常见的迭代学习控制算法的基础之上提出使用一种带变增益的反馈辅助迭代学习控制算法，并验证了其收敛性，以及对算法的一些变种进行了收敛性分析。随后以前文所建的工业机器人运动控制模型为对象，仿真分析了算法的控制效果。3．在分析了工业机器人运动控制系统需求的基础上，完成了工业机器人运动控制系统的硬件设计，提出使用一种以STM32F4系列微处理器为核心的运动控制系统，并详细介绍了系统主要模块电路的设计思路与方案。4．基于运动控制系统硬件基础上，完成系统的

6、软件设计，并在软件程序中预留算法模块接口，使系统能够应用多种智能控制算法，并通过实验检验运动控制系统性能。5．应用本文研究设计的机器人运动控制系统搭建实验平台，软件实现并调试了本文提出的迭代算法，实验结果验证了算法及系统的实际应用价值。关键词：工业机器人，运动控制系统，运动学，动力学，迭代学习控制，收敛性分析浙江工业大学硕士学位论文THERESEARHANDDESIGNOFINDUSTRIALROBOTMOTIoNCONTRoLSYSTEMABSTRACTWiththelarge—scaleproductionofm

7、odernmanufacturing，industrialrobothasbeenwidelyused．Theindustrialrobotnotonlyimprovestheefficiencyoftheproductionoperationbutalsosolvethelaborshortageprobleminrecentyears．Traditionalcommercialindustrialrobotcontrolsystemsusuallysimplytreateachjointasaservostruc

8、ture，ignorethemechanicalfactors，andalsohavesomeproblemoflowprecision，speedandaccelerationbeyondcontr01．So，theydon’tsuitfortheenvironmentwithcomplexactionorhighprecisionopera