【摘要】：伴隨著工業(yè)機械臂在中小型加工制造企業(yè)的投入和使用,機械臂可以出色的完成重復性任務,顯著地提升了工廠傳統(tǒng)加工作業(yè)自動化水平,縮短了產(chǎn)品加工周期,有效地提高了工廠生產(chǎn)率及降低生產(chǎn)成本。因而,隨著工業(yè)機械臂應用場景多樣化的發(fā)展,苛刻的生產(chǎn)工況對機器人的體積、靈活度等方面提出了更高的要求。工業(yè)機械臂控制系統(tǒng)正朝著開放性、模塊化的方向發(fā)展,設計適應多種環(huán)境、性價比高,滿足中小型加工工廠需求的機械臂運動控制系統(tǒng)勢在必行。本文的主要目的為通過建立的分層結(jié)構的機械臂控制系統(tǒng)軟硬件平臺,實現(xiàn)對工業(yè)機械臂的控制。主要的工作內(nèi)容如下:(1)機械臂運動控制系統(tǒng)設計。系統(tǒng)采用“PC+STM32”二級控制體系結(jié)構,替代現(xiàn)有多核心架構,有效地降低研發(fā)成本,提高了系統(tǒng)結(jié)構穩(wěn)定性,能對不同應用類型的機械臂控制方案進行快速實現(xiàn)。上位機運行基于Visual C++設計的上位機控制軟件,實現(xiàn)了機械臂控制系統(tǒng)的運動控制、交互等功能。下位機為機器人控制器,采用STM32微處理器作為機器人控制器的主控芯片,主要負責機器人的運動控制,其中通過I/O接口向機器人伺服系統(tǒng)發(fā)送脈沖數(shù)量和頻率,完成對機械臂伺服系統(tǒng)的控制,最終實現(xiàn)機器人關節(jié)聯(lián)動控制。采用PID控制算法,用來處理給定位置信息和實際位置信息偏差,降低位置控制誤差,最終實現(xiàn)機械臂的正常運轉(zhuǎn)并完成簡單的動作的控制。(2)機械臂運動規(guī)劃算法與位置控制策略研究。本文提出了機械臂關節(jié)速度連續(xù)運動規(guī)劃方案,通過引入神經(jīng)動力學方法到所提出的運動規(guī)劃方案中,有效消除機械臂末端任務切換時關節(jié)速度跳變產(chǎn)生的位置誤差,最后通過仿真驗證所提運動規(guī)劃方案的準確性。針對單軸機械臂伺服系統(tǒng),設計了基于自適應反步法的機械臂伺服系統(tǒng)的位置控制策略,所設計的跟蹤控制算法具有抗擾動性、快速性等優(yōu)點,仿真驗證其有效性。(3)完成對機械臂運動控制系統(tǒng)的聯(lián)合調(diào)試和實驗分析,所設計的控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)機械臂本體的控制需求,控制性能良好。
【學位授予單位】：廣西科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP241.2
【圖文】：

通過 RS232串口通信實現(xiàn)與機器人控制器的通制。并利用 PC機強大的運算處理能力，運行基于 Visu現(xiàn)機械臂的運動軌跡規(guī)劃等功能。機器人控制器主要負過 I/O接口向機器人伺服系統(tǒng)發(fā)送脈沖數(shù)量和頻率以完實現(xiàn)機器人關節(jié)聯(lián)動控制、軌跡規(guī)劃等功能。另外，機S232 反饋�？刂破饔布O計制器主要為實現(xiàn)對伺服電機的驅(qū)動、電機的位置閉環(huán)控制設計的機器人控制器，采用基于 STM32F429IGT6 嵌入式板加外圍電路組合的設計思路。機器人控制器的實物圖資源包括存儲器、USART 接口、定時器、JTAG 電路、元電路以及外圍設備接口，另外控制器擴展了串行 FLA地滿足機器人控制系統(tǒng)存儲大量數(shù)據(jù)信息的要求，大大

32F429 型微處理器集成了高達 2MBFlash/256KBR內(nèi)部配備了 2條 APB總線、2條 AHB總線和 1個 線矩陣的增強型 I/O接口及外設資源，如 12個通用器，4個 USART及 4個 UART等。能夠滿足一些復配備的豐富的片內(nèi)存儲器以及外圍設備，使得微控電機驅(qū)動及應用控制。本文采用野火電子推出的 S如圖 3-3所示。

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