斜導面直線驅動碼垛機器人控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

1、碼垛機器人正部分替代人工成為碼垛作業(yè)中的核心設備，它的智能化程度和碼垛能力決定整個碼垛系統(tǒng)的性能。本文針對一款新型串并混聯(lián)結構碼垛機器人的控制系統(tǒng)進行設計研究并實現(xiàn)。這款機器人在空間布局上采用斜導面支撐結構，能較好的優(yōu)化力學承載性能。在驅動方面采用直線伺服元件，替代旋轉關節(jié)，目的之一是避免采用價格昂貴的RV減速機。這種新型結構的機器人特別適用于大負載的工作任務，如煉鋼，煉鋁廠生產的鋼錠和鋁錠的搬運和碼垛。本文研究工作中設計制造了一款小型

2、樣機，對樣機完成控制系統(tǒng)設計，開展了非線性運動系統(tǒng)算法研究，進行了控制實現(xiàn)，驗證了控制系統(tǒng)設計合理性。控制系統(tǒng)設計具有通用性，因此本論文項目能為將來類似機構碼垛機器人的進一步深入研究，甚至實際應用打下好的基礎。針對該新型結構碼垛機器人的驅動控制技術，本文完成了以下具體工作:
　?。ㄒ唬┐a垛機器人設計的技術要求和結構設計。根據(jù)碼垛需求提出具體的技術指標，并完成斜導面直線驅動碼垛機器人的SOLIDWORKS模型，對每個關節(jié)的具體實現(xiàn)進

3、行分析和比較。最后確定碼垛機器人的機構圖和結構參數(shù)，通過這些機構參數(shù)為研究碼垛機器人控制系統(tǒng)的正逆運動學和軌跡規(guī)劃打下基礎;
　　（二）碼垛機器人的運動學分析。根據(jù)碼垛機器人結構，分析了機器人的正逆運動學。在正運動學部分開創(chuàng)性的提出了構造相似三角形的方法計算該機構的正運動學。在逆運動學部分采用了Newton迭代法求解。最后利用MATLAB對工作空間進行仿真分析，得到了碼垛機器人的工作空間，優(yōu)化了機構參數(shù);
　?。ㄈ┐a垛機器

4、人的軌跡規(guī)劃。從軌跡規(guī)劃的目的出發(fā)將軌跡規(guī)劃歸為四類任務。本文設計的控制系統(tǒng)實現(xiàn)了第一類任務中的兩種規(guī)劃方式，空間直線和空間圓弧軌跡規(guī)劃。本文推導了這兩種軌跡規(guī)劃的實現(xiàn)算法，并通過MATLAB對控制系統(tǒng)的輸出數(shù)據(jù)進行仿真，驗證算法的正確性;
　?。ㄋ模C器人的控制系統(tǒng)方案選擇及其實現(xiàn)。根據(jù)碼垛機器人的技術指標和實際需求，本控制系統(tǒng)采用了固高的GTS四軸運動控制卡和松下伺服電機搭建控制系統(tǒng)硬件平臺?？刂葡到y(tǒng)軟件采用基于固高控制卡的A