五自由度并联机器人机构控制研究

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1、江苏大学硕士学位论丈摘要空间少自由度并联机器人机构和传统的六自由度并联机器人机构相比，具有结构简单，设计、制造和控制的成本都相对较低的特点。但少自由度并联机构的研究进展很不平衡，其中二、三自由度并联机构的研究基本成熟，而四、五自由度并联机构的研究较复杂仍处于起步阶段，在一定程度上限制了该类并联机器人的发展和应用。本文以五自由度并联机器人为研究对象，进行机构的控制研究。该机构能实现空间的三维移动和绕Y、z轴的转动，是一种很有应用前景的少自由度机构，可用于部件装配、推拿机器人、空间机构的运动平台等应用场合。论文首先在分析了并联机构的自由度、运动学的基础上设计

2、完成了机构控制系统的硬件部分。该控制系统以无刷直流电动机为伺服驱动装置，以微型计算机为处理器。其次，在建立五自由度并联机器人精确模型困难的情况下，机构控制系统选用了PID控制与Fuzzy控制。利用C++语言实现了PID、Fuzzy控制算法，应用VC++设计了控制算法程序。在对并联机构支路分别实施了PID控制、Fuzzy控制及对实验结果进行分析的基础上，设计了Fuzzy—PID控制器并应用于五自由度并联机构的控制中，取得了较好的控制品质。最后利用VC++设计了机器人系统的计算机控制软件。以中医推江苏大学硕士学位论文拿的代表手法——滚法为研究对象，以ADAM

3、S软件为平台，求解了动平台作滚法运动时并联机构的位置反解，之后利用求解出的位置反解，采用Fuzzy—PID控制算法，实现了对五自由度并联机器人的控制。实验结果表明了本并联机构控制系统硬件与软件设计的可行性、正确性与有效性。关键词：并联机构，模糊控制，无刷电机，计算机控制，运动控制_飘■江苏大学硕士学位论文ABSTRACTSpatialimperfect-DOFparallelrobotshavereceivedmuchattentionfortheadvantagesoftheirsimplemechanism，lowcostindesigning，ma

4、nufacturing，andcontrolling，comparingwithtraditional6-DOFparallelmechanism．Buttheresearchdevelopmentofimperfect—DOFparallelmechanismisveryunbalanced，theresearchoftwo，3一DOFparallelmechanismhavebasicallybeenfinished，howevertheresearchoffour,five—parallelmechanismjustbegin，whichlimit

5、thedevelopmentandapplicationofthiskindofparallelmechanismtosomeextent．Thesubjectofthispaperisfive-DOFparallelmechanism，researchingthecontrolofthemechanism．ThemechanismhavefiveDOFofthreedimensionaltranslationandrevolutionaroundYorZspindle，whichisverypromisingimperfect—DOFparallelm

6、echanism，thuspromisesmanypracticalapplicationssuchaspartassembly，massagemanipulator，andmobilebaseforaspatialmechanism．Firstofall，thispaperdesignandcompletethehardwareofthemechanismcontrolsystem，onthefoundationofanalysisDOFandkinematicsoftheparallelrobot．ThecontrolsystemuseBLDCmot

7、orasservodevice，takemicrocomputerastheprocessor．Second，undertheconditionofbuildingupaccuratemodelofIII江苏大学硕士学位论文5-DOFmechanismdifficultlythecontrolsystemofthemechanismselectedPIDcontrollerandFuzzycontroller．MakeuseofC++languagecarriedoutthePIDandFuzzycontrolarithmetic，applyingVC+

8、+一-、designedthecontrolarithmeticverifica