高速并聯(lián)機(jī)器人全軟件控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā).pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文高速并聯(lián)機(jī)器人高速并聯(lián)機(jī)器人全軟件控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)軟件控制系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)DevelopmentofSoftwareonlyControlSystemfHighspeedParallelRobot學(xué)科專業(yè)：機(jī)械工程作者姓名：田二勛指導(dǎo)教師：梅江平副教授企業(yè)教師：劉澤富高工天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院二零一四年十二月I中文中文摘要摘要本文密切結(jié)合國(guó)內(nèi)外食品、醫(yī)藥、電子、輕工等行業(yè)對(duì)高速并聯(lián)機(jī)器人的市場(chǎng)需求，系統(tǒng)地研究了基于TwinCA

2、T開(kāi)發(fā)平臺(tái)的高速并聯(lián)機(jī)器人全軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)問(wèn)題，內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、核心控制功能開(kāi)發(fā)、機(jī)器人語(yǔ)言設(shè)計(jì)及其解釋系統(tǒng)研究等，并將研究成果應(yīng)用于CrossIV型高速并聯(lián)機(jī)器人樣機(jī)的開(kāi)發(fā)。全文取得了如下成果：在控制系統(tǒng)建造技術(shù)方面：以“IPCTwinCAT實(shí)時(shí)核”為核心搭建完成了高速并聯(lián)機(jī)器人全軟件控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)。遵循模塊化、層次化和開(kāi)放化的原則，在需求分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用基于數(shù)據(jù)流程圖的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)控制軟件進(jìn)行了詳細(xì)的

3、模塊劃分，并根據(jù)各模塊用戶開(kāi)放級(jí)別的不同，將其分為用戶軟件層，內(nèi)核功能層和驅(qū)動(dòng)層，提出了系統(tǒng)詳細(xì)的軟件架構(gòu)。在控制功能開(kāi)發(fā)方面：依據(jù)組件式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法開(kāi)發(fā)了運(yùn)動(dòng)學(xué)正逆解模塊和軌跡規(guī)劃模塊，將多種機(jī)器人模型和運(yùn)動(dòng)規(guī)律集為一體，并定義了通用的接口數(shù)據(jù)格式，提高了控制系統(tǒng)的通用性與柔性。詳細(xì)設(shè)計(jì)了視覺(jué)功能模塊與運(yùn)動(dòng)程序之間的接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及圖像信息不重復(fù)識(shí)別的篩選流程，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)物體的跟蹤抓取。通過(guò)預(yù)處理的方法增加指令緩存區(qū)，構(gòu)造了

4、全軟件控制系統(tǒng)的并行控制流程，優(yōu)化了系統(tǒng)對(duì)CPU內(nèi)核資源的使用情況，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)程序的實(shí)時(shí)插補(bǔ)。根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)合理配置了任務(wù)的管理調(diào)度策略，成功解決了多任務(wù)運(yùn)行的實(shí)時(shí)調(diào)度問(wèn)題。在機(jī)器人語(yǔ)言及其解釋系統(tǒng)方面：對(duì)高速并聯(lián)機(jī)器人語(yǔ)言系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊的劃分，并對(duì)各大功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，提出了一套高速并聯(lián)機(jī)器人的編程語(yǔ)言。探討了語(yǔ)言編譯解釋的具體實(shí)現(xiàn)方式，確定了程序加載、語(yǔ)法檢查和語(yǔ)言轉(zhuǎn)換的解釋流程，開(kāi)發(fā)了機(jī)器人語(yǔ)言解釋模塊。并以簡(jiǎn)單

5、程序?yàn)槔?，演義了程序語(yǔ)句的讀取、語(yǔ)義考察和匹配檢查以及目標(biāo)指令生成的整個(gè)流程。利用上述研究成果，開(kāi)發(fā)了CrossIV工程化樣機(jī)的全軟件網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)，并開(kāi)展了軌跡控制性能試驗(yàn)工作。試驗(yàn)結(jié)果表明：在不同的運(yùn)動(dòng)情況下，控制系統(tǒng)均能將電機(jī)位置和速度的跟隨誤差控制在允許范圍之內(nèi)，進(jìn)一步說(shuō)明了全軟件網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對(duì)高速并聯(lián)機(jī)器人連續(xù)軌跡運(yùn)動(dòng)具有良好的控制性能，可以滿足高速、高精度的控制要求。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：高速并聯(lián)機(jī)器人；全軟件控制系統(tǒng)；Twin