輕型機(jī)械臂是專門為高機(jī)動(dòng)性和與未知環(huán)境交互、人類交互的應(yīng)用場(chǎng)景所設(shè)計(jì)的,在服務(wù)機(jī)器人、柔性生產(chǎn)線以及類人型移動(dòng)平臺(tái)等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用與發(fā)展前景。相比于傳統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人,輕型機(jī)械臂的設(shè)計(jì)面向高度靈活性和機(jī)動(dòng)性需求,因此輕型機(jī)械臂結(jié)構(gòu)更為緊湊,具有較高的負(fù)重/自重比、質(zhì)量輕、低功耗等特點(diǎn)。輕型機(jī)械臂的特點(diǎn)要求其關(guān)節(jié)控制器在滿足高集成度、高效率的同時(shí)還需擁有更加強(qiáng)大的計(jì)算能力以勝任復(fù)雜的控制算法。輕型機(jī)械臂工作環(huán)境通常是未知的,有時(shí)還需要完成與人的交互,這意味著更為復(fù)雜的控制策略,為保證系統(tǒng)的控制性能,往往要求系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)更短的控制周期,這對(duì)機(jī)械臂控制系統(tǒng)的通信帶寬、實(shí)時(shí)性和可靠性提出了極高的要求。因此,高集成度關(guān)節(jié)控制器對(duì)輕型機(jī)械臂的設(shè)計(jì)有著重要意義。針對(duì)輕型機(jī)械臂特點(diǎn),本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)基于Ether CAT總線的高集成關(guān)節(jié)控制器。該關(guān)節(jié)控制器以FPGA為核心邏輯控制器件,基于SOPC技術(shù),在FPGA上嵌入NIOS II軟核處理器,采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)傳感器信息采集和處理以及PMSM矢量控制等高實(shí)時(shí)性任務(wù);對(duì)于Ether CAT從站代碼,則采用軟件的形式運(yùn)行在軟核處理器上。保證集成度的同時(shí),實(shí)現(xiàn)... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：73 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

KUKALBRiiwa和KUKASunriseCabinet控制器UR機(jī)器人是由丹麥的UniversalRobots公司開(kāi)發(fā)的六關(guān)節(jié)串聯(lián)臺(tái)式機(jī)器人，該系列包含多個(gè)機(jī)械臂型號(hào)，以UR10為代表，如圖1-3所示，末端關(guān)節(jié)可無(wú)限

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4旋轉(zhuǎn)，其余關(guān)節(jié)可360度旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在編程簡(jiǎn)單、安裝方便、部署靈活、與人安全合作、投資回報(bào)期短等五個(gè)方面，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。UR10包含六個(gè)自由度機(jī)械臂，其負(fù)載重量為10kg，自重為28.9kg，工作半徑可達(dá)1300mm。圖1-3UR機(jī)器人及其控制柜與DLRLWRIII類似，為了保證高集成度，UR機(jī)械臂的關(guān)節(jié)集成PMSM伺服驅(qū)動(dòng)器如圖1-4(a)所示，關(guān)節(jié)伺服電機(jī)將定子外殼與機(jī)械臂本體結(jié)合如圖1-4(b)所示，中空電機(jī)軸帶動(dòng)諧波減速器實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)。無(wú)刷電機(jī)及其伺服驅(qū)動(dòng)器均和諧波減速器均采用中空設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的內(nèi)走線，保證了美觀度的同時(shí)，也能提升線纜的壽命以及機(jī)械臂的可靠性，便于機(jī)械臂的密封性設(shè)計(jì)，達(dá)到防塵和一定的防水能力。(a)伺服驅(qū)動(dòng)器(b)關(guān)節(jié)電機(jī)與機(jī)械臂本體結(jié)合圖1-4UR機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文4旋轉(zhuǎn)，其余關(guān)節(jié)可360度旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在編程簡(jiǎn)單、安裝方便、部署靈活、與人安全合作、投資回報(bào)期短等五個(gè)方面，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。UR10包含六個(gè)自由度機(jī)械臂，其負(fù)載重量為10kg，自重為28.9kg，工作半徑可達(dá)1300mm。圖1-3UR機(jī)器人及其控制柜與DLRLWRIII類似，為了保證高集成度，UR機(jī)械臂的關(guān)節(jié)集成PMSM伺服驅(qū)動(dòng)器如圖1-4(a)所示，關(guān)節(jié)伺服電機(jī)將定子外殼與機(jī)械臂本體結(jié)合如圖1-4(b)所示，中空電機(jī)軸帶動(dòng)諧波減速器實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)。無(wú)刷電機(jī)及其伺服驅(qū)動(dòng)器均和諧波減速器均采用中空設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的內(nèi)走線，保證了美觀度的同時(shí)，也能提升線纜的壽命以及機(jī)械臂的可靠性，便于機(jī)械臂的密封性設(shè)計(jì)，達(dá)到防塵和一定的防水能力。(a)伺服驅(qū)動(dòng)器(b)關(guān)節(jié)電機(jī)與機(jī)械臂本體結(jié)合圖1-4UR機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]交流永磁同步伺服系統(tǒng)電流環(huán)帶寬拓展技術(shù)研究[D]. 牛里.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3429460