本文選題：SCARA + 工業(yè)機器人�。� 參考：《浙江理工大學》2017年碩士論文

【摘要】：機器人(機械臂)是能夠在三維空間中實現(xiàn)許多類似人的行為與功能的多自由度機器。隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展,中國對工業(yè)機器人的數(shù)量和質(zhì)量都有很高的需求。現(xiàn)有的SCARA機械手大多數(shù)采用PC與運動控制卡相配合的方式進行系統(tǒng)控制,該方式的響應存在一定延遲,并且控制設備的成本較高。Linux系統(tǒng)是一個成熟而穩(wěn)定的操作系統(tǒng),它以其開源、穩(wěn)定、免費的優(yōu)勢在嵌入式系統(tǒng)中的應用越來越廣。利用基于Linux系統(tǒng)的嵌入式平臺作為SCARA機械臂的控制端不僅能提高系統(tǒng)的實時性,并且能降低控制平臺的成本。本文首先分析了研究的背景,并總結(jié)了近年來國內(nèi)外針對機械手控制系統(tǒng)的研究。然后介紹了SCARA機械手的硬件參數(shù)及其機械結(jié)構(gòu),并在此基礎上建立笛卡爾坐標系,進行了SCARA型機械手的運動學分析,繪制了機械手的工作區(qū)間,并介紹了軌跡疵點的剔除流程。隨后,本文結(jié)合軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)的設計,概述了機械手控制系統(tǒng)的總體方案,設計了軟件系統(tǒng)的框架,介紹了Linux系統(tǒng)開發(fā)平臺與交叉編譯環(huán)境的搭建過程。而為了實現(xiàn)生產(chǎn)線多臺機器人的組網(wǎng)運行,并能夠?qū)崟r監(jiān)控每臺機器人的運行狀況,直接對接到生產(chǎn)管理部門。本文設計通過基于Qt的機械臂應用軟件對SCARA型機械手進行運動控制,系統(tǒng)介紹了機械臂UI中登錄界面、設備列表、編程界面、IO狀態(tài)等主要界面的功能及實現(xiàn)方法,并詳細講解了基于多線程操作技術(shù)與TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)設計方案與實現(xiàn)方法。作為應用最為廣泛的繪圖軟件,AutoCAD繪制的圖形還無法直接被機械臂系統(tǒng)所用,因此本文分析了DXF格式文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),研究了其中數(shù)據(jù)的提取方法,設計并概述了機械臂控制系統(tǒng)軟件的圖紙導入與程序文件傳輸?shù)膽眯怨δ?然后進行了機械臂嵌入式系統(tǒng)與機械臂UI的網(wǎng)絡通訊、文件傳輸測試。最后,為了測試本文設計的機械臂運動控制系統(tǒng)的實用性與可靠性,也為了檢驗SCARA型機械臂應用的廣泛性,利用機械臂UI的圖紙導入功能,結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)中的刀具補償算法,對機械臂進行了應用性的測試。
[Abstract]:Robot (manipulator) is a multi-degree of freedom machine which can achieve many human-like behaviors and functions in three-dimensional space. With the rapid development of China's economy, China has a high demand for the quantity and quality of industrial robots. Most of the existing SCARA manipulators use PC and motion control card to control the system, the response of this way is delayed, and the cost of the control equipment is high. Linux system is a mature and stable operating system. It is more and more widely used in embedded system because of its advantages of open source, stability and free. Using the embedded platform based on Linux system as the control end of the SCARA manipulator can not only improve the real-time performance of the system, but also reduce the cost of the control platform. Firstly, this paper analyzes the background of the research, and summarizes the research on manipulator control system at home and abroad in recent years. Then the hardware parameters and mechanical structure of SCARA manipulator are introduced. Based on this, the Cartesian coordinate system is established, the kinematics analysis of SCARA manipulator is carried out, the working interval of the manipulator is drawn, and the process of eliminating trace defects is introduced. Then, combined with the design of software system and hardware system, this paper summarizes the overall scheme of manipulator control system, designs the framework of software system, and introduces the process of building Linux system development platform and cross-compiling environment. In order to realize the network operation of multiple robots in the production line, and to monitor the running status of each robot in real time, the robot can be directly docked to the production management department. In this paper, the motion control of SCARA manipulator based on QT manipulator application software is designed. The functions and implementation methods of the main interface in the manipulator UI, such as login interface, equipment list, programming interface and IO state, are introduced systematically. The design scheme and implementation method of network communication system based on multithread operation technology and TCP/IP protocol are explained in detail. As the most widely used drawing software, the drawing of AutoCAD can not be directly used by the manipulator system. Therefore, this paper analyzes the data structure of the DXF format file, and studies the method of data extraction. This paper designs and summarizes the applied functions of drawing import and program file transmission of the manipulator control system software, and then carries out the network communication and file transmission test between the manipulator embedded system and the arm UI. Finally, in order to test the practicability and reliability of the manipulator motion control system designed in this paper, and to test the universality of the application of the SCARA manipulator, the drawing introduction function of the manipulator UI is used, and the tool compensation algorithm in the NC system is combined. The application of the manipulator is tested.
【學位授予單位】：浙江理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP241

【參考文獻】

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本文編號：1928872