超冗余仿生象鼻機(jī)器人開放式控制系統(tǒng).pdf

1、本文密切結(jié)合了一種超冗余仿生象鼻機(jī)器人的研發(fā)需要，系統(tǒng)的研究了該機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)與空間軌跡規(guī)劃、控制系統(tǒng)的開發(fā)等相關(guān)理論設(shè)計(jì)方法，取得如下成果：
　　基于微分幾何的思想，利用模態(tài)基函數(shù)和模態(tài)參數(shù)構(gòu)造曲線的模態(tài)方程，并用其描述超冗余仿生象鼻機(jī)器人的整體形態(tài)。使用雅可比迭代算法搜索模態(tài)參數(shù)，讓模態(tài)曲線末端的位姿與機(jī)器人末端期望的位姿相同。建立運(yùn)動(dòng)支鏈桿長的參數(shù)方程和約束不等式，采用二分法和改進(jìn)的迭代算法，搜索出滿足約束條件的并聯(lián)模塊末端位

2、姿。采用矢量法建立3UPS-PRU并聯(lián)模塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，根據(jù)搜索出的并聯(lián)模塊末端位姿，求解出各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的位置，從而完成超冗余仿生象鼻機(jī)器人的位置逆解。
　　利用3UPS-PRU并聯(lián)模塊的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，建立了速度、加速度和躍度方程。結(jié)合并聯(lián)模塊的位置逆解算法，在并聯(lián)模塊末端的位姿軌跡空間均采用七次多項(xiàng)式插補(bǔ)的方法，保證了并聯(lián)模塊末端位姿運(yùn)動(dòng)的同步和各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。通過Matlab仿真計(jì)算檢驗(yàn)，該空間軌跡規(guī)劃方法有效消除了超冗余仿

3、生象鼻機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的柔性沖擊和剛性沖擊，提高了超冗余仿生象鼻機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。
　　采用以“工控機(jī)+多運(yùn)動(dòng)控制器”為核心的開放式控制結(jié)構(gòu)，采用模塊化設(shè)計(jì)，將硬件系統(tǒng)劃分為工控機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制模塊、伺服驅(qū)動(dòng)模塊、控制器與驅(qū)動(dòng)器接口模塊、電氣主電路模塊等主要模塊。對(duì)超冗余仿生象鼻機(jī)器人的性能需求進(jìn)行分析，選擇出合適型號(hào)的硬件，完成硬件平臺(tái)的搭建工作。
　　基于功能需求分析，采用層級(jí)化、模塊化的設(shè)計(jì)思路，將超冗余仿生象鼻機(jī)器人的控制

4、軟件系統(tǒng)劃分為應(yīng)用層、功能層、執(zhí)行層和驅(qū)動(dòng)層等四個(gè)層級(jí)，包含軌跡規(guī)劃模塊、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算模塊、3D仿真模塊等等多個(gè)模塊，構(gòu)建出控制系統(tǒng)的軟件總體架構(gòu)。對(duì)軟件系統(tǒng)的系統(tǒng)初始化功能、回零功能、點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)功能、軌跡跟蹤功能、微動(dòng)調(diào)整功能等核心功能進(jìn)行了分析和設(shè)計(jì)。通過調(diào)用固高控制器的開放式運(yùn)動(dòng)控制接口API函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了超冗余仿生象鼻機(jī)器人的多軸同步運(yùn)動(dòng)，通過對(duì)超冗余仿生象鼻機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，實(shí)現(xiàn)了三維在線仿真。最后在VisualStudio2013的