高速并聯(lián)機(jī)器人全軟件控制系統(tǒng)的開發(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)的開發(fā)軟件控制系統(tǒng)的開發(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)合國內(nèi)外食品、醫(yī)藥、電子、輕工等行業(yè)對高速并聯(lián)機(jī)器人的市場需求，系統(tǒng)地研究了基于TwinCA

2、T開發(fā)平臺的高速并聯(lián)機(jī)器人全軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)問題，內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計、核心控制功能開發(fā)、機(jī)器人語言設(shè)計及其解釋系統(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實時核”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。遵循模塊化、層次化和開放化的原則，在需求分析的基礎(chǔ)上，運用基于數(shù)據(jù)流程圖的結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法對控制軟件進(jìn)行了詳細(xì)的

3、模塊劃分，并根據(jù)各模塊用戶開放級別的不同，將其分為用戶軟件層，內(nèi)核功能層和驅(qū)動層，提出了系統(tǒng)詳細(xì)的軟件架構(gòu)。在控制功能開發(fā)方面：依據(jù)組件式結(jié)構(gòu)設(shè)計方法開發(fā)了運動學(xué)正逆解模塊和軌跡規(guī)劃模塊，將多種機(jī)器人模型和運動規(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)計了視覺功能模塊與運動程序之間的接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及圖像信息不重復(fù)識別的篩選流程，實現(xiàn)了機(jī)器人對動態(tài)目標(biāo)物體的跟蹤抓取。通過預(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CPU內(nèi)核資源的使用情況，實現(xiàn)了機(jī)器人運動程序的實時插補。根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級合理配置了任務(wù)的管理調(diào)度策略，成功解決了多任務(wù)運行的實時調(diào)度問題。在機(jī)器人語言及其解釋系統(tǒng)方面：對高速并聯(lián)機(jī)器人語言系統(tǒng)進(jìn)行了功能模塊的劃分，并對各大功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計，提出了一套高速并聯(lián)機(jī)器人的編程語言。探討了語言編譯解釋的具體實現(xiàn)方式，確定了程序加載、語法檢查和語言轉(zhuǎn)換的解釋流程，開發(fā)了機(jī)器人語言解釋模塊。并以簡單

5、程序為例，演義了程序語句的讀取、語義考察和匹配檢查以及目標(biāo)指令生成的整個流程。利用上述研究成果，開發(fā)了CrossIV工程化樣機(jī)的全軟件網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺，并開展了軌跡控制性能試驗工作。試驗結(jié)果表明：在不同的運動情況下，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)一步說明了全軟件網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對高速并聯(lián)機(jī)器人連續(xù)軌跡運動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