六自由度排爆机械臂控制系统设计

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要六自由度排爆机械臂控制系统设计摘要反恐排爆机器人是指代替人工在直接无法到达或不适宜停留的有爆炸物、危险物等环境中，专门用于搜索、探测、处理各种爆炸危险品的防暴机器人。自911以来，排爆机器人已成为减少人员伤亡、保障社会安定的重要装备。本论文面向复杂环境中大型爆炸物排除专用机械手的底层控制系统设计和实现过程中的关键技术问题展开研究，包括大型排爆机械手的运动学模型推导、控制系统设计、底层控制系统选型和实现以及机械手运动仿真系统。本论文主要工作如下：采用D－H法建立了“6＋1”大型排爆机械手的运动学模型，推导了位姿变换的A矩阵和T矩阵，并进行了算例

2、验证；根据大型排爆机械手系统配置和功能需求，完成了底层驱动、控制、传感系统的硬件选型，并设计了控制系统硬件的主电路与控制电路；针对本课题控制系统软件技术要求，确定了嵌入式系统移植和机械臂控制软件各主要功能模块的设计方案，开发了相应软件系统；利用LabVIEW及其相应的3DPictureControl控件，结合机械臂运动学分析结果，开发了机械臂运动的三维仿真程序。关键词：排爆机器人，机械臂，运动控制，嵌入式系统，LabVIEW第I页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTTheControlSystemDesignofSix-DegreeofFreedomAnti-Bom

3、bRobotManipulatorABSTRACTThisthesisisfocusedontheissueofmotioncontrolsystemdesignofmulti-degreeoffreedomanti-bombrobotmanipulator,whichhasbeenoneofthekeyresearchareasinanti-terrorismrobotsorequipments.Thefollowingworkhasbeendoneforasix-degreeoffreedomrobotmanipulatorwhichissupposedtohand

4、lelargeexplosiveundercomplexconstrainconditions:FirstThenwedescribedthetechnicalrequirementsofthe6-DOFrobotmanipulatoranditsmechanicaldesignprinciple.Afterthatthekinematicsanalysisofthemanipulatorwasgiventhroughroboticscalculation.Next,wecomparedtheseveralalternativecontrolsystemhardware

5、solutionsanddesignthemainelectricalcircuitaswellasthecontrolcircuit.Youcanfindthecomparisonsandhardwaredetailsinthispart.Then,allmodulesofthecontrolprocesswereschemedandprogrammedintocomputersoftware.Descriptionsofflowdiagramsandsomeoriginalcodeswerealsoattached.Finally,avirtualrealitypr

6、ogramusedtoindicatemanipulatormotionwasdevelopedbyLabVIEWandits3DPictureControl.Keywords:anti-bombrobot,robotmanipulator,motioncontrol,embeddedsystem,LabVIEW第II页上海交通大学毕业设计（论文）学术诚信声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体

7、，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：万志成日期：2008年2月19日上海交通大学毕业设计（论文）版权使用授权书本毕业设计（论文）作者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。本人授权上海交通大学可以将本毕业设计（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毕业设计（论文）。保密□，在年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）作者签名：万志成指导教师签名：张伟军日期：2008年2月17