4r关节型机械手运动轨迹规划及控制方式研究

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1、、、ＴＰ２４１么开：密级分类号：ＵＤ。１０１４２单位代码：巧保文寺少、寫硕壬学位论文４Ｒ关节型机械手运动轨迹规划及控制方式研究学号２０１３０３９：作者：郑世长学科名称：机械工程２０１６年０３月０３曰沈阳工业大学硕士学位论文4R关节型机械手运动轨迹规划及控制方式研究TheMotionTrajectoryPlanningandControlMethodof4RMuti-jointManipulator郑世长机械工程学院作者：单位：指导教师：陶柯副教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：论文答辩日期：2016年02

2、月28日学位授予单位：沈阳工业大学独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研巧工作及取得的研充成果。尽我所知，隙了文中特别加扣标注和致谢的地方夕ｈ，论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工也大学或其他教育机构的学位或证书所使巧过的材料一。与我同工作的同志对本研兄所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明井表示７谢息。签名；撫注泉日期；如／多Ｊ关于学位论文使用授权的说明本学位格文巧者和指导教师完全了解沈阳工业大学有关保留、使巧学位讫文的规定，即；学校有权保留并向国家脊关部口或机构送交论文的复印件

3、和电子版，允许论文被查阅巧借阔；本人授权沈阳工业大学可切将学位格文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流，可科采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇骗本学位论文。（巧密的论文在解密后应遵循此规定）签名：声曲＾导师签名：记朽日期；＾摘要关节型机械手具有高度的灵活性和通用性，是工业机器人发展的重要分支。随着机械手的应用日益广泛，对其控制精度的要求也越来越高，对机械手的运动轨迹规划及控制方式的研究就显得非常重要。本文以曲轴加工机床上下料机械手为基础，对机械手进行机构运动学及末端手爪位姿误差进行分析，并根据机械手作业空间对其运动轨迹进行规划，最后运用SIMA

4、TICT-CPU运动控制器对机械手进行控制，使得关节型机械手能够精确地完成上下料任务。首先，依据机械手在生产线的作业布局要求，选定上下料机械手的机构形式为开链式4自由度关节型，并确定该机械手的连杆参数，绘制机构简图。运用D-H法建立机械手的运动学模型求解其正解方程及逆解表达式。在运动学分析的基础上运用矩阵微分法建立了上下料机械手末端手爪的位姿误差模型，对连杆长度误差与角度误差对末端手爪位姿误差的影响度做出比较，分析表明角度误差对末端手爪位姿误差的影响较大。根据机械手的作业任务，在关节空间中对其运动轨迹进行规划，选取其运行轨迹点的坐标，根据运动学逆解表达式求出对应各关节角度，采用三

5、次多项式插值法运用Matlab软件求出其轨迹方程。最后，运用SIMATIC315T-2DPCPU作为机械手关节轴的运动控制器，以IM174作为通讯模块连接控制器与伺服驱动系统，通过硬件组态、各关节轴的工艺组态及基于Step7和Technology软件包编制控制程序，实现了机械手沿运动轨迹作插补运动。本课题所研究的机械手与实际生产联系密切，为四自由度关节型机械手的生产制造提供了参考数据，并提供了一种模块化的控制方式，具有一定的参考价值。关键词：4R机械手，运动学，位姿误差，轨迹规划，运动控制IAbstractArticulatedmanipulatorisahighdegreeof

6、flexibilityandversatility,andistheimportantbranchofdevelopmentrobotics.Withthewidelyusedofthemanipulator,thecontrolaccuracyofthemanipulatorishighlydemand,thestudyofthetrajectoryplanningandcontrolofthemanipulatorisveryimportant.Basedontheloadingandunloadingmanipulatorusedincrankshaftmachine,an

7、alyzetheKinematicsofthemanipulatorandtheend-posedeviationandplanitstrajectorybasedontheworkspace,finally,usetheSIMATICT-CPUasamotioncontrollerformanipulatorcontrol,tomakethejointsmanipulatorcancompletetheloadingandunloadingtasksaccurately.Fir