搬运机器人轨迹规划及嵌入式控制系统研究

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1、西安建筑科技大学硕士学位论文搬运机器人轨迹规划及嵌入式控制系统研究专业：车辆工程硕士生：彭战奎指导教师：郭瑞峰摘要搬运机器人在标准化和规模化生产中应用广泛，如：汽车行业，柔性化自动生产线等。本文所研究对象是已有的一种新型四自由度搬运机器人，该搬运机器人具有工作范围大，占用空间小的特点，主要适应于货物搬运的工作场合。全文主要研究内容如下：（1）为了使搬运机器人在搬运货物的过程中，动作连续平稳且易于控制，通过求解搬运机器人的运动学正逆解，结合机器人的结构尺寸，分析得到其工作空间；在此基础上规划工作任务，对插值

2、函数进行研究，提出一种"5-3-5"轨迹规划法。为了提高机器人的定位精度，研究了影响搬运机器人末端执行器定位精度的误差因素，提出一种空间插值迭代补偿的方法，通过仿真实验结果表明该方法对定位精度有一定的提高。（2）为实现机器人的运动控制，提出一种以PC+STM32微控制器为核心的控制方案；针对机器人控制系统的硬件部分，研究并确定了伺服电机、驱动器、减速器等硬件型号，完成嵌入式控制系统关键部分的电路图绘制。对嵌入式控制系统的软件平台结构组成进行研究，通过MDK软件完成基于STM32固件库及嵌入式实时操作系统

3、COS-III软件平台的控制系统平台搭建，实现了搬运机器人控制系统对于实时性及多任务处理的要求。（3）通过对嵌入式控制系统实现方案的研究，为了使搬运机器人较好的完成工作任务，根据嵌入式控制系统中软硬件的设计，完成了基于PC+STM32为核心的嵌入式控制系统平台的程序开发，运用“5-3-5”轨迹规划法实现了机器人平稳搬运货物的工作任务。关键词：搬运机器人；运动学分析；轨迹规划；误差补偿；嵌入式控制系统论文类型：应用研究西安建筑科技大学硕士学位论文ResearchonTrajectoryPlanningand

4、EmbeddedControlSystemofHandlingRobotsSpecialty:VehicleEngineeringName:PengZhankuiInstructor:GuoRuifengAbstractHandlingrobotsarewidelyusedinstandardizationandlarge-scaleproduction,suchasautomotiveindustry,flexibleautomaticproductionlines,andsoon.Theobjects

5、tudiedinthispaperisanewtypeoffour-degree-of-freedomtransferrobot.Thetransferrobothasthecharacteristicsoflargeworkingrangeandsmalloccupiedspace.Itismainlyadaptedtotheworkingsituationofcargohandling.Themaincontentsofthefulltextareasfollows:(1)Inordertomaket

6、hetransferrobotmovecontinuouslyandsmoothlyintheprocessofmovingthegoods,thekinematicforwardandinversesolutionofthetransferrobotissolved,andtheworkspaceoftherobotisanalyzedinconjunctionwiththestructuralsizeoftherobot;onthisbasis,theworkisplanned.Tasks,resea

7、rchingtheinterpolationfunction,proposea"5-3-5"trajectoryplanningmethod.Inordertoimprovethepositioningaccuracyoftherobot,theerrorfactorsaffectingthepositioningaccuracyoftheendeffectoroftherobotarestudied.Amethodofiterativecompensationbyspatialinterpolation

8、isproposed.Theresultsofsimulationexperimentsshowthatthismethodcanimprovethepositioningaccuracy.(2)Inordertorealizethemotioncontroloftherobot,acontrolschemebasedonPC+STM32microcontrollerisproposed.Forthehardwareparto