目录
摘要 ....................................................................................................................................... I I ABSTRACT ............................................................................................................................ III 第1章绪论.. (1)
1.1研究背景及意义 (1)
1.2国内外研究现状 (2)
1.3研究目的和研究内容 (4)
1.4主要章节安排 (5)
第2章UPR100机器人机械结构和运动学分析 (6)
2.1机器人的运动学研究 (6)
2.1.1 空间中物体的位置和姿态描述 (6)
2.1.2 空间中坐标系的映射 (7)
2.1.3 空间中坐标的齐次变换 (8)
2.1.4 机器人关节运动方程的表示 (9)
2.2机器人的机械本体 (9)
2.3机器人D-H模型 (9)
2.4机器人运动学分析 (11)
2.4.1 正运动学 (11)
2.4.2 逆运动学 (13)
2.5本章小结 (13)
第3章工业机器人的控制系统总体方案 (14)
3.1控制系统硬件架构 (14)
3.2关节伺服电机和驱动器 (16)
3.3DMC-2163控制卡 (17)
3.3.1 DMC-2163的组成及性能特性 (18)
3.3.2 DMC-2163指令应用程序 (20)
3.3.3 工控机对DMC-2163的控制 (21)
3.3.4 DMC-2163和伺服驱动器的接口 (24)
3.4本章小结 (25)
第4章工业机器人直角坐标空间轨迹规划 (26)
4.1直线轨迹插补 (27)
4.1.1 直线插补 (27)
4.1.2 直线插补的MA TLAB仿真 (28)
4.2圆弧轨迹插补 (28)
4.2.1 圆弧插补 (28)
4.2.2 圆弧插补的MA TLAB仿真 (32)
4.3NURBS曲线轨迹插补 (33)
4.3.1 NURBS曲线的数学描述 (33)
4.3.2 NURBS曲线插补预处理 (34)
4.3.3 NURBS插补算法 (36)
4.3.4 NURBS插补算法的MA TLAB仿真 (38)
4.4本章小结 (39)
第5章工控机上软件的设计和实现 (40)
5.1软件开发平台的选择 (40)
5.2软件系统分析 (40)
5.3软件的总体设计和实现 (41)
5.3.1 指令程序管理模块 (42)
5.3.2 机器人操作模块 (44)
5.3.3 轨迹规划模块 (44)
5.3.4 示教再现模块 (48)
5.3.5 系统设置模块 (51)
5.4本章小结 (53)
第6章系统测试与分析 (54)
6.1实验过程和结果 (54)
6.2实验结果分析 (55)
6.3本章小结 (56)
第7章总结与展望 (57)
7.1总结 (57)
7.2展望 (57)
参考文献 (59)
致谢 (63)
附录1攻读硕士学位期间发表的论文 (64)
附录2攻读硕士学位期间参加的科研项目 (65)
武汉科技大学硕士学位论文
第1章绪论
1.1 研究背景及意义
20世纪以来，随着电子与机械等科学的发展，人类在工业领域取得了巨大的进步，但人的身影在复杂的环境中不可或缺。20世纪50年代末，在机械手与操作机的基础上，采用伺服机构以及自动控制等技术，美国研制出后来被称为“工业机器人”的有通用性的独立的工业用自动操作装置。短短几年之后，美国研制出能够在工业生产中得到成功应用的工业机器人[1]。工业机器人能够在复杂、多变、苛刻、甚至危险的环境中代替人，在很多应用中能够完成比人工操作更加可靠、有效、高效的工作；在有些环境中，如深海、太空等，机器人甚至能完成人类本身无法胜任的工作[2-3]。自工业机器人诞生以来，世界各国开始重视工业机器人技术的研究与开发，取得了巨大进步。码垛机器人、喷涂机器人、焊接机器人、打磨机器人、切割机器人、太空机器人[4]、水下机器人等各种用途的工业机器人先后出现，并在不同的领域和环境下顺利地完成了各项工作。
目前的工业机器人系统，一般由机器人本体[5]、驱动装置和控制系统三部分组成，有些还具备传感器和视觉系统，如图1.1所示。其中，机器人本体是机械部分，是机器人的执行机构，一般由腰座、手臂、手腕、关节和末端执行器组成。末端执行器是直接执行操作的装置，其上可安装各种夹持器、工具、传感器等以实现不同场合的应用。驱动装置为机器人本体工作提供动力，可以采用的方式有三种：电气传动、液压传动以及气压传动，考虑到效率及灵活性等因素，目前一般使用的是电气传动方式。而电气传动中一般使用由伺服电机和驱动器以及减速器等组成的交流伺服驱动系统[6-7]。
图1.1 工业机器人系统组成框图