一種冗余雙臂機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其控制方法研究.pdf

1、隨著近年來(lái)裝備制造等行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精密裝配的需求愈來(lái)愈大，傳統(tǒng)的非冗余自由度工業(yè)機(jī)械臂存在無(wú)法避開(kāi)空間奇異點(diǎn)、難以避障等局限而無(wú)法滿足此類生產(chǎn)的要求，經(jīng)常導(dǎo)致裝配失敗甚至損壞裝配部件。為了拓展機(jī)械臂的應(yīng)用領(lǐng)域，本文自主研發(fā)了一款具有冗余自由度的雙臂協(xié)作機(jī)器人，機(jī)器人末端執(zhí)行器可以保證位姿不變而同時(shí)具備空間避障、避奇異點(diǎn)、避關(guān)節(jié)極限等特點(diǎn)，具有極強(qiáng)的操作能力及開(kāi)放性，可以適應(yīng)市場(chǎng)和技術(shù)需求的變化。
　　首先，對(duì)課題研究

2、背景以及雙臂機(jī)器人國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀等進(jìn)行了闡述，分析了目前國(guó)內(nèi)外雙臂機(jī)器人的主要研究動(dòng)態(tài)與進(jìn)展，以及國(guó)內(nèi)外雙臂機(jī)器人控制策略的研究現(xiàn)狀。
　　其次，進(jìn)行了雙臂機(jī)器人建模分析，并基于D-H方法等，建立了雙臂機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型、提出了一種基于能量最優(yōu)法則進(jìn)行逆解尋解的算法;最后仿真計(jì)算了雙臂機(jī)器人的工作空間，并基于此設(shè)計(jì)了軸孔裝配模型，完成了多種空間下的軌跡規(guī)劃等。
　　第三，進(jìn)行了雙臂機(jī)器人控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)，提出了一種

3、雙臂機(jī)器人層次化控制策略，將雙臂機(jī)器人自動(dòng)化控制系統(tǒng)分為會(huì)話層、決策層與物理層，并基于此規(guī)劃了雙臂機(jī)器人的控制流程，完成了雙臂機(jī)器人控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì);同時(shí)對(duì)雙臂機(jī)器人傳感器系統(tǒng)進(jìn)行了闡述，并基于高速總線三層控制架構(gòu)搭建了多層次的通信結(jié)構(gòu)，在方法應(yīng)用上具有一定的創(chuàng)新性。
　　第四，完成了雙臂機(jī)器人軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析，同時(shí)將控制過(guò)程中的任務(wù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性與非實(shí)時(shí)性劃分，完成了RTAI實(shí)時(shí)核的加載，并分別在RTAI實(shí)時(shí)域和Linux非實(shí)時(shí)域

4、下調(diào)用，創(chuàng)新性地提出了基于RTAI實(shí)時(shí)核的Linux多線程開(kāi)發(fā)環(huán)境的雙臂機(jī)器人軌跡規(guī)劃方法以及雙臂機(jī)器人數(shù)據(jù)收發(fā)雙定時(shí)策略等。并基于此完成了雙臂機(jī)器人實(shí)時(shí)多線程的創(chuàng)建與退出程序設(shè)計(jì)、基于Modbus-TCP協(xié)議的Socket網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)以及基于CANopen協(xié)議的CAN總線網(wǎng)絡(luò)通信程序設(shè)計(jì)等;完成了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的雙臂機(jī)器人軸孔裝配方法研究，并進(jìn)行了相關(guān)的仿真與實(shí)驗(yàn)。
　　最后，設(shè)計(jì)了雙臂協(xié)調(diào)操作裝配生產(chǎn)線的作業(yè)流程以及燈具裝配