基于linuxcnc的工业机器人控制系统软件研究与开发

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1、硕士学位论文基于LinuxCNC的工业机器人控制系统软件研究与开发作者姓名孙会会学科专业控制理论与控制工程指导教师史步海教授所在学院自动化科学与工程学院论文提交日期2016年5月ResearchandDevelopmentofIndustrialRobotTheControlSystemSoftwareBasedonLinuxCNCADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：SunHuihuiSupervisor：Prof.ShiBuhaiSouthChinaUni

2、versityofTechnologyGuangzhou，China分藥号：ＴＰ２７３学校代号：１０５６１？学号：２０１３２０１１２１５６华南理工大学硕±学位论文墓于ＬｉｉｉｉｉｘＣＮＣ齡工业魏器Ａ擅制系錐￥削辱醫究与开殺作者姓名：孙会会指导教师姓名：史步海教授、职称申请学位级别：工学硕±学科专业名祿：控制理论与控制工程研究方向：智能控制理论与应用论文提交日期：２０１６年日月６日论文答辩日期：２０１６年６月３日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月曰答辩委＾成员：

3、主席一￣－—委员：＾，弓’Ｉ女殊知扣奔华南理工大学学位论文原创隹声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加Ｗ标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体。，均已在文中明确方式巧明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名曰期：曰各月）到、夸么学位论文版权使用授极书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ；研究生在校攻读

4、学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可Ｗ公布学位论文的全部论或部分内容，可｜：＾＾允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位文。本人电子文挡的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，在年解密后适用本授权书。ｓ／不保密，同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社全文出版和编入ＣＮＫＩ

5、《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。上（请在Ｗ相应方框内打＂Ｖ＂）‘备’、作者签名：麵、么日期；旁指导教师签名：／日期；ｐＡＪ，、电子邮箱：作者联系电话：联系地址（含邮编；）：摘要随着科技的发展和进步，工业机器人技术是未来制造业重要的发展趋势，是实现智能制造的基础。中国作为制造业大国，在“中国制造2025”战略指导下，我国工业机器人市场将进一步打开。研究机器人技术，研发高性能的机器人控制系统具有非常重要的理论和战略意义。机器人控制系统方案设计复杂，本文采用工控PC机＋I/O运

6、动板卡的控制系统方案，其中包含核心控制算法的运动控制器运行在工控PC机中。本文通过实时内核补丁RTAI增强标准Linux的实时性并采用EtherCAT工业现场总线技术实现工控PC机与运动控制板卡通信。确定了机器人控制系统的方案后，本文接着介绍了机器人理论与算法，用D-H建模法对PUMA560工业机器人建模，描述其空间位姿，获取D-H参数并实现3D模型仿真，推导运动学算法，在开源LinuxCNC平台上编写运动学算法模块。轨迹规划是机器人的关键技术之一，本文也详细论述了轨迹规划的完整过程。然后本文介绍了软件系统架构及其工作原理，

7、详细分析了架构模块间的通信机制。硬件抽象层HAL使得软件控制系统与硬件系统可以分开独立开发，本文根据本项目需求定制硬件抽象层HAL。最后本文提出了获取绝对位置的需求并详细介绍其在控制系统中实现的方法。结合工业机器人操作流程与规范，采用Python语言，结合PyQT、Vismach库研发了全新的图形用户界面。最后在实验室环境下搭建实验仿真平台，通过研发的机器人操作界面对控制系统性能进行测试。主要包括运动学算法正确性测试，绝对位置获取功能测试，机器人基本功能（单轴调试、MDI调试，在线示教编程、自由加工等）测试等。关键字：工业机

8、器人；运动学算法；LinuxCNC；绝对位置获取；图形用户界面IAbstractWiththedevelopmentandprogressofscienceandtechnology,industrialrobottechnologyisimportantforthefuturedevel