六自由度教学机器人控制系统设计及实验研究

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1、#擞号：——工学硕士学位论文密a：——编号：．一一六自由度教学机器人控制系统设计及实验研究硕士研究生指导教师学利、专业学位论文主审人王才东孟庆鑫教授机械电子1=程侯恕萍副教授哈尔滨工程大学2008年2月哈尔滨-【=程大学硕士学位论文摘要近些年来，机器人技术发展十分迅速，机器人在工业、农业、服务、医疗、军事等领域获得了广泛应用。随着国民经济的快速发展，我国需要大量的机器人技术方面的人才，培养机器人的设计、开发、生产、维护等方面的人才显得十分重要。本文旨在设计六自由度教学机器人控制系统，并对教学机器人性能进行实验研究。论文首先

2、介绍了机器人的国内外发展概况，并着重阐述了国内外教学机器人的研究和发展情况。针对教学机器人的特点，对教学机器人控制系统总体方案进行设计，采用分布式控制系统，上位机采用通用PC机，下位机采用单片机AT89C52，上位机和下位机的通讯采用CAN总线。设计了由以专用运动控制芯片LM629为核心的运动控制模块、以功率驱动芯片LMDl8200为核心的驱动模块、以CAN总线控制器SJAl000和CAN总线驱动器82C250为核心的通讯模块构成的硬件电路，设计的硬件电路能实现机器人高精度位置控制。设计了基于VisualC++6．0的上位

3、机软件和基于C语言的下位机软件。针对’CAN总线通讯系统的特点，制定了通讯系统协议，完成了通讯系统软件的设计。控制系统软件实现了对教学机器人单关节控制、多关节联动控制和示教再现控制。建立了教学机器人实验系统，进行数据通信实验，关节运动特性实验和示教再现实验，并对实验结果进行分析研究。结果显示，本教学机器人运动平稳，设计的机器人控制系统控制精度高，并具有良好的示教功能，可满足教学机器人教学实验要求。关键词：教学机器人；分布式控制系统；示教再现；CAN总线哈尔滨工稃大学硕士学伊论文iiIllU——IiiihiII●1111'i

4、ii鼍鼍_AbstractInthepastyears，therobottechnologyhasbeendevelopedgreatlyandrobotshavebeenwidelyusedinthefelidofindustry,agriculture，service，medicaltreatmentandmilitaryaffairs．Withthedevelopmentofnationaleconomy,ourcountryneedslotsofpersonwithabilityinrobotic．Itisvery

5、importanttocultivatepersonwhohaveabilitytodesign，produceandmaintainrobot。Thispaperhasdesignedacontrolsystemofsixdegreeoffreedomteachingrobot，andtheteachingrobotperformanceistested．Theinternationalanddomesticdevelopmentofrobotisintroduced．Theresearchanddevelopmento

6、fteachingrobot，athomeandabroad，isexpounded．ConsideringthecharacteristicofTeach—Robot，thecontrolsystemschemehasbeendesigned．Thecontrolsystemisadistributedcontrolsystem，includingPCandAT89C52microcomputers．ThePCcommunicateswiththemicrocomputerscontrolsystembyCANbus．T

7、hecontrolsystemcircuithasbeendesignedandincludesmotioncontrolmodulebasedonLM629microcontroller,motordrivemodulewithLMD18200H—BridgeandcommunicationmodulerelyingmainlyonSJA1000CANcontolllerand82C250CANdrive．Thecontrolsystemcircuitcouldmakepositioncontrolmoreprecise

8、．．ThisPaperhasdesignedcontrolsystemsoftware，includingPCsoftwarebasedonVisualC++6．0andmicrocomputerssoftwarebasedonC．AccordingtothecharactersticofCANbus，