适合网络控制的机械臂与移动机器人系统开发与实现

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1、上海交通大学硕士学位论文适合网络控制的机械臂与移动机器人系统开发与实现姓名：张彦俊申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：苏剑波20050101适合网络控制的机械臂与移动机器人系统开发与实现摘要在分析了以往网络机器人系统研究的基础上本文提出了适合网络控制的机器人结构与控制体系用以描述一种通用开放分布式控制的即插即用机械臂系统和高度可扩展的移动机器人开发与控制平台机械臂系统主要特点有廉价易用的机械结构通用的即插即用接口内部分布式控制体系分层任务分配结构等移动机器人则体现了网络机器人所要求的可靠性可扩展性和高度稳定

2、性为使机械臂满足通用化高精度廉价的特点本文提出了将机械臂作为个人计算机普通外设进行控制的思想在本地和网络应用环境下保证机械臂可实时地完成典型任务同时提出将即插即用的特性引入通用机械臂系统使此系统更加具有实用性和便利性系统采用了分布式控制体系解决了控制任务复杂和结构简单的矛盾利用较低的成本和代价取得较高的控制精度在此基础上本文提出将机械臂的任务分配与底层运动控制分层实施提高系统的灵活性和总体控制精度为解决移动机器人在网络控制及不确定任务下的功能实现以及在复杂环境下控制中的稳定性问题本文提出了一种高度可扩展的移动机器人硬件结构

3、在这种结构下移动机器人可以适应多种不同任务满足多种需要模块化的结构保证了此机器人在必要时可方便地扩展其相应功能同时开放式的开发环境与控制平台使机器人具有较高的实用性研究人员可以根据不同需要在此开发平台上选择不同的开发环境设置不同的任务最后在以上设计思路的基础上本文给出了可行的解决方案构建了系统的基本模型以及实验系统在机械臂实现过程中USB技术被引入机械臂系统以实现即插即用功能电机采用PID控制移动机器人实现过程中系统采用基于PC104总线的运动控制卡保证机器人稳定性操作系统则可以采用Linux和Windows以保证其通用性

4、在系统实现过程中充分考虑了系统的通用性可靠性以及成本最后设计的几个典型实验验证了该类机器人在网络环境下的实用性关键词网络机器人即插即用机械臂分布式移动机器人THEIMPLEMNTOFROBOTARMSYSTEMANDMOBILEROBOTFORINTERNETCONTROLABSTRACTBasedonpreviousresearchesofInternetbasedroboticsystem,thisthesisproposedanovelRobotArchitectureandControlSystemforInter

5、netControl,todescribeageneric,openanddistributedcontrolledplug-and-playrobotarmandahighlyextensiblemobilerobotarchitecture.Thecharacteristicsoftherobotarmare:handyandlowcostmechanicalstructure,genericplug-and-playinterface,internaldistributedcontrolsystemandstrati

6、fiedcontrolarchitecture.Meanwhile,developmentofthemobilerobotreflectstherequirementofreliability,extensibility,andstabilityforInternetcontrol.Torealizetheversatility,highdegreeofaccuracyandlowcostofrobotarm,thisthesisproposestoviewitasacommonPCperipheral.Plug-and-

7、playconceptionisintroducedtorobotarmthatmakesrobotarmtofacilitateutilities.Also,Internaldistributedcontrolsystemhelpstofulfillcomplextaskwithasimplestructure.Basedontheseideas,tasksaredecomposedtotwopartsaccordingtoitsfunctionsandthismethodcanofferstandardinterfac

8、esforfuturerobotcontrol.Withnewrequirementandinnewenvironment,especiallyfortheInternetbasedrobot,somepartsofmobilerobotmayfunctionabnormally.Tofindanewa