导　　师： 杜建铭

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 深圳大学

摘　　要： 机器人控制器是机器人的控制核心,也是衡量机器人运动性能水平的重要标志,其底层运动学算法设计的好坏直接影响着机器人的运动控制性能。本课题以六轴工业机器人为研究对象,以伺服驱动技术为基础,从运动学算法层次,对工业机器人运动控制器底层的开发设计做出了系统性介绍。机器人运动学研究。通过D-H建模法得到机器人目标位置姿态矩阵;采用几何解析和坐标变换的方法分析出机器人的8组位置运动学逆解以及对应的8种机器人结构状态,以8种结构状态为基础分析出了机器人的3种奇异位型,并对奇异位型提出了具体的处理措施。通过雅克比矩阵分析了如何通过速度运动学实现其轨迹控制,将速度运动学的控制效果和位置运动学的控制效果进行了比较,分析二者的优劣。运动学轨迹插补算法。基于螺旋理论提出了姿态的运动规划策略;使用多项式样条插值完成了直角坐标和关节坐标的规划轨迹的设计;通过数学几何分析和坐标变换完成机械手的空间直线路径规划、空间圆弧路径规划及空间柱状螺旋线路径规划的设计;基于梯形加减速的速度规划方式完成了对多段线连续轨迹前瞻控制的设计。运动控制器底层软件设计。对控制器底层架构做出总体分析,分别从FPGA中底层逻辑模块设计和DSP中的底层软件设计两方面对其开发设计过程作出了系统性的全面介绍。算法仿真及控制器的离线和在线测试。通过MATLAB工具箱完成了对机器人的建模,并以此为基础完成了各种规划轨迹的仿真研究和运动学算法的验证。通过opengl软件库完成了对3ds格式的机器人3D文件的读入,并在visual studio中开发出了机器人运动控制的仿真软件,该仿真软件可以通过TCP/IP协议与运动控制器进行以太网通信,通过将运动控制算法写入到运动控制器,由运动控制器向仿真软件发送机�

关 键 词： 运动控制器 机器人运动学 轨迹规划 建模

领　　域： []