基于cpac的scara机器人控制系统的研究

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1、分类号TP242密级公开UDC621学校代码10500硕士学位论文（全日制学术学位）题目：基于CPAC的SCARA机器人控制系统的研究英文题目：ControlsystemresearchofSCARArobotbasedonCPAC学位申请人姓名：杨帆申请学位学科专业：机械电子工程指导教师姓名：张铮二○一六年六月分类号TP242密级公开UDC621学校代码10500硕士学位论文题目基于CPAC的SCARA机器人控制系统的研究英文题目ControlsystemresearchofSCARArobotbasedonCPAC研究生姓名（签名）指导教师

2、姓名（签名）职称教授申请学位学科名称机械电子工程学科代码080202论文答辩日期2016.05.23学位授予日期2016.06.30学院负责人（签名）评阅人姓名李刚炎评阅人姓名石端伟年月日学位论文原创性声明和使用授权说明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，独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权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。本人授权湖北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。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要SCARA机器人是目前工业上使用较为广泛的一款机器人，它主要应用在工业上的零件搬运和装配。传统的机器人控制系统大多采用封闭的体系结构，而封闭的体系结构通常采用专用的机器人语言和封闭的控制器，使用户存难以根据自己的实际功能需求

4、进行调整和扩展。基于此研究背景，本文提出了一种基于CPAC运动控制器的SCARA机器人控制系统，采用开方式的构架和指导思想，对SCARA机器人的关键技术进行了相应的研究和设计。论文一开始对机器人的历史背景、研究意义以及关键技术做了详细介绍，然后对工业机器人的相关理论进行了重点阐述，包括物体在空间位置和姿态的描述、坐标变换、数学模型的建立、标准D-H参数的求解，正向运动学分析和求解、逆向运动学分析。论文提出一种以Otostudio软件和计算机可编程自动化控制器（CPAC）作为研究的软硬件平台的方案，介绍了在该平台上开发SCARA机器人的控制系统，

5、对系统的硬件结构进行了相应的介绍，包括CPAC运动控制器、Otostudio软件平台、SCARA机器人本体结构、示教盒、伺服驱动器和电机等。系统利用Otostudio软件开发了一套示教盒控制程序，编写了SCARA机器人控制系统的底层运动控制模块，实现了Jog手动运行模式和点位运动模式控制，完成了SCARA机器人单轴的正反转以及示教-再现控制。与此同时，本文还完成了控制系统的UI界面设计。最后，根据SCARA机器人的特点，利用模糊控制器与PID控制器的相结合的控制策略对机器人控制系统做了相关改进，对两种控制器的优缺点取长补短，对伺服电机的阶跃响应

6、，以及SCARA机器人关节的轨迹跟踪做了仿真实验，实验结果表明采用模糊控制器与PID控制器的相结合的控制器，控制效果明显优于单独的PID控制。关键词：SCARA机器人，CPAC运动控制器，模糊PID，运动学正逆解IAbstractAstherobotintensivelyusedinindustry,SCARAismainlyappliedinpartshandlingandassemblinginindustrialfield.Inthetraditionalsense,robotcontrolsystemmostlyadoptcloseda

7、rchitecture,whichusuallyusesexclusiverobotlanguageandclosedcontroller.However,thetraditionalarchitectureishardforuserstoadjustandexpandaccordingtotheirpracticalfunctionalrequirements.Basedonthisresearchbackground,thisthesispresentsSCARArobotcontrolsystemonthebasisofCPACmotio

8、ncontroller.Undertheopenframeworkandguidelines,thepapermakesrelevantresearc