發(fā)布時間：2018-06-21 22:46

  本文選題：機械臂 + 軌跡規(guī)劃��； 參考：《北京理工大學》2016年碩士論文

【摘要】：機械臂已廣泛應用于工業(yè)、醫(yī)療、航天、教育等各個領域,對機械臂的研究具有重要意義。本文研究六自由度機械臂半實物仿真系統(tǒng),建立了機械臂虛擬仿真系統(tǒng)和6自由度機械臂實物控制系統(tǒng)。首先,以六自由度機械臂為研究對象,采用Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了正逆運動學模型,基于拉格朗日法建立了動力學模型。其次,研究了機械臂軌跡規(guī)劃算法和控制算法。使用定步長插補和變步長插補方法,完成了六自由度機械臂的笛卡爾空間直線和圓弧的軌跡規(guī)劃及仿真,仿真結果說明變步長插補可使機械臂啟停比較平緩。利用帶有改進切換函數的自適應非奇異終端滑�？刂扑惴�(ANTSMC),完成了六自由度機械臂軌跡跟蹤控制及仿真,仿真結果證明改進切換函數有效減小了控制力矩的抖振。再次,搭建了六自由度機械臂虛擬仿真平臺,完成了虛擬建模、3D虛擬仿真、以及GUI仿真界面設計,在虛擬仿真平臺上展示了六自由度機械臂運動學、軌跡規(guī)劃和控制算法的3D可視化仿真。最后,建立了六自由度機械臂的實物控制平臺,采用基于CAN總線的上位機與DSP關節(jié)控制板兩級控制架構,在實物控制平臺上實現了軌跡規(guī)劃和控制算法,得到滿意的實驗結果。
[Abstract]:Manipulator has been widely used in industrial, medical, aerospace, education and other fields. In this paper, the virtual simulation system and the physical control system of 6-DOF manipulator are established. Firstly, the forward and inverse kinematics model is established by Denavit-Hartenberg (D-H) method, and the dynamic model is established based on Lagrangian method. Secondly, the trajectory planning algorithm and control algorithm are studied. Using the methods of constant step interpolation and variable step length interpolation, the trajectory planning and simulation of Cartesian space straight line and arc of 6-DOF manipulator are completed. The simulation results show that variable step interpolation can make the manipulator start and stop more smoothly. An adaptive nonsingular terminal sliding mode control algorithm with improved switching function (ANTSMC) is used to complete the trajectory tracking control and simulation of a 6-DOF manipulator. The simulation results show that the improved switching function can effectively reduce the chattering of the control torque. Thirdly, the virtual simulation platform of six-degree-of-freedom manipulator is built, the virtual modeling and 3D virtual simulation, and the GUI simulation interface design are completed, and the kinematics of six-degree-of-freedom manipulator is demonstrated on the virtual simulation platform. 3D visual simulation of trajectory planning and control algorithms. Finally, the physical control platform of 6-DOF manipulator is established. The two-level control structure of upper computer and DSP joint control board based on can bus is adopted. The trajectory planning and control algorithm is realized on the physical control platform, and satisfactory experimental results are obtained.
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP241

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本文編號：2050353