V3并联机器人运动控制研究

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1、硕士学位论文V3并联机器人运动控制研究MOTIONCONTROLOFTHEV3PARALLELROBOT李秀文哈尔滨工业大学2018年1月国内图书分类号：TM241学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文V3并联机器人运动控制研究硕士研究生：李秀文导师：楼云江教授申请学位：工学硕士学科：控制科学与工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM241U.D.C:621.3Adissertationsubmittedinpartialful

2、fillmentoftherequirementsfortheacademicdegreeofMasterofEngineeringMOTIONCONTROLOFTHEV3PARALLELROBOTCandidate：LiXiuwenSupervisor：Prof.LouYunjiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlScienceandEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefe

3、nce：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要并联机器人在工业制造自动化生产线上的应用颇为广泛，尤其在食品包装和医药行业等高速拾放场景的生产线上应用更多。Delta机器人作为目前市场上应用最为广泛的一种并联机器人，其占地面积大，所以市场上对占地面积小且工作空间大的机器人有极大需求。基于此种需求，本文对一款驱动同轴布置的并联机器人进行相应的运动控制系统设计。本文运动控制系统主要包括硬件平台的设计和软件设计

4、两个部分。硬件平台的设计包括以PC和嵌入式运动控制器为核心的电路设计、其它各部分元件控制电路的设计以及控制气动元件的气路设计。软件平台的搭建包含用户界面的编写、反馈信息的获取与保存、运动控制函数以及路径优化算法的设计。针对驱动同轴布置的V3并联机器人，本文首先分析其运动学正解和逆解，并定义一个逆条件数去定量分析机器人的奇异位形。之后，在速度规划方面，验证了T形和S形速度规划应用在V3机器人上的性能差异。然后，根据V3机器人平动伴随着转动的运动特性，对比半椭圆轨迹和圆的劣弧轨迹两种轨迹的性能，并针对圆的劣弧轨迹提出了一种以最大条件数为优化

5、目标的B样条插值轨迹优化方法。最后，为了验证V3并联机器人的力矩性能，本文建立了V3并联机器人的动力学模型，并采用虚功原理的建模方法求解得到力矩参数。文中设计的样机经过一系列的实验验证后，在标准的直线拾放操作轨迹方面，与市场上现有的产品Delta系列Quattro650机器人相比，最短运行周期快10ms。关键词：V3并联机器人；控制系统设计；轨迹规划I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractParallelrobotsarewidelyusedinindustrialautomationproductionlines,especi

6、allyinproductionlinesoffoodpackagedandpharmaceutical.Asthemostwidelyusedparallelrobotinthemarket,Deltarobotoccupiesalargearea,sothereisgreatdemandforrobotswithsmallspaceandlargeworkingspaceinthemarket.Basedonthisdemand,thisdissertationdesignsacorrespondingmotioncontrolsy

7、stemforaparallelrobotwhichtheaxesofthethreerevolutepairsonthemovingplatformareco-axis.Themotioncontrolsystemofthisdissertationmainlyconsistsoftwoparts:thedesignofthehardwareplatformandthesoftwaredesign.ThedesignofhardwareplatformincludesthecircuitdesignofPCwiththeembedde

8、dmotioncontroller,thedesignofcontrolcircuitsforothercomponentsandthedesignofpneumaticcircuitsforpneumat