支链嵌套并联机器人运动控制系统的设计及末端残余振动的主动抑制

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1、分类号：TP241.2密级：UDC：621编号：201321202083河北工业大学硕士学位论文支链嵌套并联机器人运动控制系统的设计及末端残余振动的主动抑制论文作者：柯辉学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：张建军职称：教授国家自然基金资助项目：支链嵌套并联机器人动平台可连续回转的实现机理与设计理论研究DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalManufactureandAutomationDESIGNOFTHEMOTIOMCONTROLS

2、YSTEMANDACTIVESUPPRESSIONOFTERMINALRESIDUALVIBRATIONFORPARALLELMANIPULATORWITHLIMBSOFEMBEDDINGSTRUCTURESbyKeHuiSupervisor:Prof.ZhangJianjunMarch2016ThisworksupportedbytheNaturalScienceFoundationofChina,No.51175144,2012-2015.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，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，本学位论文不包含任

3、何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论

4、文作者签名：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文摘要随着信息化程度的不断加深，高速度高精度硅片传输机器人已经成为集成电路制造装备的核心组成部分。本文研究的三自由度支链嵌套并联结构硅片传输机器人，克服了传统串并联结构工业传输机器人的不足，采用开放式的运动控制技术，通过优化的轨迹曲线和输入整形相结合来改变系统驱动器的输入信号，实现硅片在不同工位间的快速搬运和精确定位。首先，采用以PC机作为上位机与运动控制卡构成主从式控制结构，进行运动控制系统硬件平台的搭建。基于LabVIEW软件平台对运动控制卡进行二次开发，设计出图形化的人机交互界面，并通过调用DLL动态链接库函数和L

5、abVIEW混合编程，设计出一个可靠性高、功能完善、可稳定运行的开放式运动控制系统，实现支链嵌套并联机器人在不同工位间的硅片传输工作。其次，针对这种三自由度支链嵌套并联结构硅片传输机器人末端残余振动问题，提出了基于经典正脉冲输入整形和最优S型轨迹曲线相结合的主动控制方法。运用拉格朗日法对刚性杆柔性部件组成的支链嵌套并联机器人进行刚柔耦合动力学建模，并通过动态特性分析确定对末端残余振动影响较大的低阶模态。结合实验分析和仿真获得共振频率和阻尼比，同时根据线性化二阶欠阻尼系统在脉冲序列作用下的残余衰减振动模型，采用前反馈正脉冲输入整形与最优S型轨迹曲线相结合来改变驱动器的输入信号，

6、从而达到对支链嵌套并联结构硅片传输机器人末端残余振动的主动抑制。最后，通过试验调试和数值分析对该方法进行验证。实验结果表明，该支链嵌套并联结构硅片传输机器人末端残余振动的衰减时间缩短了57.14%，最大振幅降低了22%，有效提高了该并联机器人在高速度高精度硅片搬运过程中的定位精度和轨迹精度。并且采用“PC+运动控制卡”这种开放式的运动控制系统，实现了支链嵌套并联机器人在不同工位间高速度、高精度、重复定位精度高的硅片传输工作，达到了安全稳定的大批量生产硅片的要求。关键词：硅片传输运动控制卡LabVIEW软件平台残余振动输入整形S型轨迹曲线I河北工业大学硕士学位论文ABSTRAC

7、TWiththedeepeningofinformationtechnology,ahigh-speedandhigh-precisionwafer-handlingrobothasbecomethekeytechnologyofintegratedcircuitmanufacturingequipm-ent.Inthispaper,theproposed3-DOFparallelmanipulatorwithlimbsofembeddingstructures,overcomestheshortcom