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1、天津大學碩士學位論文高速并聯(lián)機器人高速并聯(lián)機器人全軟件控制系統(tǒng)的開發(fā)軟件控制系統(tǒng)的開發(fā)DevelopmentofSoftwareonlyControlSystemfHighspeedParallelRobot學科專業(yè):機械工程作者姓名:田二勛指導教師:梅江平副教授企業(yè)教師:劉澤富高工天津大學機械工程學院二零一四年十二月I中文中文摘要摘要本文密切結(jié)合國內(nèi)外食品、醫(yī)藥、電子、輕工等行業(yè)對高速并聯(lián)機器人的市場需求,系統(tǒng)地研究了基于TwinCA
2、T開發(fā)平臺的高速并聯(lián)機器人全軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)問題,內(nèi)容涉及控制系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計、核心控制功能開發(fā)、機器人語言設(shè)計及其解釋系統(tǒng)研究等,并將研究成果應用于CrossIV型高速并聯(lián)機器人樣機的開發(fā)。全文取得了如下成果:在控制系統(tǒng)建造技術(shù)方面:以“IPCTwinCAT實時核”為核心搭建完成了高速并聯(lián)機器人全軟件控制系統(tǒng)的硬件平臺。遵循模塊化、層次化和開放化的原則,在需求分析的基礎(chǔ)上,運用基于數(shù)據(jù)流程圖的結(jié)構(gòu)化設(shè)計方法對控制軟件進行了詳細的
3、模塊劃分,并根據(jù)各模塊用戶開放級別的不同,將其分為用戶軟件層,內(nèi)核功能層和驅(qū)動層,提出了系統(tǒng)詳細的軟件架構(gòu)。在控制功能開發(fā)方面:依據(jù)組件式結(jié)構(gòu)設(shè)計方法開發(fā)了運動學正逆解模塊和軌跡規(guī)劃模塊,將多種機器人模型和運動規(guī)律集為一體,并定義了通用的接口數(shù)據(jù)格式,提高了控制系統(tǒng)的通用性與柔性。詳細設(shè)計了視覺功能模塊與運動程序之間的接口數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及圖像信息不重復識別的篩選流程,實現(xiàn)了機器人對動態(tài)目標物體的跟蹤抓取。通過預處理的方法增加指令緩存區(qū),構(gòu)造了
4、全軟件控制系統(tǒng)的并行控制流程,優(yōu)化了系統(tǒng)對CPU內(nèi)核資源的使用情況,實現(xiàn)了機器人運動程序的實時插補。根據(jù)任務的優(yōu)先級合理配置了任務的管理調(diào)度策略,成功解決了多任務運行的實時調(diào)度問題。在機器人語言及其解釋系統(tǒng)方面:對高速并聯(lián)機器人語言系統(tǒng)進行了功能模塊的劃分,并對各大功能模塊進行了詳細設(shè)計,提出了一套高速并聯(lián)機器人的編程語言。探討了語言編譯解釋的具體實現(xiàn)方式,確定了程序加載、語法檢查和語言轉(zhuǎn)換的解釋流程,開發(fā)了機器人語言解釋模塊。并以簡單
5、程序為例,演義了程序語句的讀取、語義考察和匹配檢查以及目標指令生成的整個流程。利用上述研究成果,開發(fā)了CrossIV工程化樣機的全軟件網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺,并開展了軌跡控制性能試驗工作。試驗結(jié)果表明:在不同的運動情況下,控制系統(tǒng)均能將電機位置和速度的跟隨誤差控制在允許范圍之內(nèi),進一步說明了全軟件網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)對高速并聯(lián)機器人連續(xù)軌跡運動具有良好的控制性能,可以滿足高速、高精度的控制要求。關(guān)鍵詞:關(guān)鍵詞:高速并聯(lián)機器人;全軟件控制系統(tǒng);Twin
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