一种六自由度机械臂的运动控制系统设计

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机器人运动控制是整个机器人设计中的重要组成部分。机器人运动控制是指为了完成给定的动作,对机器人运行轨迹进行规划,通过对各个关节轴的位移控制使得机器人能够完成预期运动。通常情况下,为了达到比较好的控制效果,需要对机器人的位移,速度,加速度进行闭环控制。在很多情况下,不仅仅需要对机器人进行位置控制,往往还需要姿态变化来完成一项任务,这时候就要进行相应的姿态控制,也就是所谓的位姿联合控制。本文针对一种自行设计的六自由度机械臂进行运动控制系统开发,使用SANYO伺服电机作为驱动,使用固高运动控制器作为控制核心,设计了对应的运动控制系统,可以完成对机械臂的运动控制。下面是论文主要研究的几个方面内容:首先,对机械臂进行运动学建模,包括正运动学方程和逆运动学方程。使用C++完成运动学算法的编译工作。其次,研究轨迹规划方法,并针对机械臂三种运动模式,分别设计轨迹规划算法。通过三种运动模式的结合使用,可以保证机械臂完成多种工作方案。在MFC中,使用C++编写调试程序,对算法进行验证。然后,在MATLAB中,分别使用Robotics Toolbox和SimMechanics建立运动仿真系统,并对机械臂进行运动仿真。通过两种方法的结合,可以全面的反映机械臂的运动情况,并对算法进行仿真分析,从而验证其准确性。最后,介绍了伺服控制系统,它是运动控制系统的基础。保证底层驱动部分的正常运行,是运动控制的基本要求。并通过使用控制软件进行实验,控制机械臂按照预定的轨迹运动。通过使用MATLAB做离线仿真,以及机械臂运动控制实验,结果证明伺服控制系统可以正常运行,不同的运动模式下的控制算法也可以完成预期的目标,初步具备了机械臂运动控制的能力。
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