基于EtherCAT總線的托卡馬克內(nèi)窺機(jī)械臂遙操作控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、托卡馬克裝置是能產(chǎn)生大規(guī)模核聚變反應(yīng)的反應(yīng)堆，是受控核聚變研究走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵一步，也是實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展的重要手段之一。而第一壁是托卡馬克裝置中的重要部件。由于托卡馬克裝置的高溫、高輻射，人工完成對第一壁的觀測往往存在危險(xiǎn)性。本課題的研究內(nèi)容是托卡馬克內(nèi)窺機(jī)械臂遙操作控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使用機(jī)器人技術(shù)來替代人進(jìn)行工作。
　　本文首先介紹了托卡馬克機(jī)器人國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。根據(jù)內(nèi)窺機(jī)械臂的任務(wù)要求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制系統(tǒng)方案，根據(jù)交互性和實(shí)時(shí)

2、性的要求采用了Modbus/TCP和EtherCAT兩層通信。其中，Modbus/TCP用于上位機(jī)和下位機(jī)的通信，EtherCAT則用于下位機(jī)和驅(qū)動器間的通信。
　　其次，本文對內(nèi)窺機(jī)械臂做了簡單介紹，建立了相應(yīng)的運(yùn)動學(xué)模型，獲得機(jī)械臂 D-H參數(shù)，完成了正逆運(yùn)動學(xué)方程的求解，并推導(dǎo)了關(guān)節(jié)空間與驅(qū)動空間的轉(zhuǎn)換關(guān)系。針對第一壁的觀測任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了在任務(wù)空間與關(guān)節(jié)空間的連續(xù)軌跡規(guī)劃，并提出了基于第一壁變換率的軌跡優(yōu)化算法。
　　最