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3-PRR平面并联机器人运动控制研究

作　者: 朱振华
导　师: 王波
学　校: 江苏科技大学
专　业: 机械制造及其自动化
关键词: 并联机器人 自适应控制 非线性PD同步控制 自适应同步控制 轨迹规划
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着科学技术的迅速发展,机器人已经广泛应用于生产自动化、军事以及日常生活实践中,人们对机器人技术的要求也越来越高,为了更好地发展机器人技术,人们不断地寻求和发展更好的理论方法。并联机器人作为目前机器人研究领域的热点之一,在工业领域上是一种很有实用前景的机器人,近年来也引起了越来越多地机器人研究者的高度重视。本文以三自由度P-R-R型平面并联机器人为研究对象,从寻求更为实用的、有效的和便于工程界接受的并联机器人控制策略角度出发,对并联机器人的动力学、轨迹跟踪及其控制策略进行了研究。首先,本文简要地介绍了本领域国内外的研究现状以及发展趋势,同时还对课题的研究内容和意义进行了扼要的叙述。然后根据机器人特性和课题要求设计出三自由度并联机器人的系统结构,其中包括对步进电机、运动控制卡以及旋转编码器的选择和功能特性进行了详细的介绍。通过建立并联机器人的动力学模型,对机构的运动学关系和动力学关系方面的问题进行详细的讨论及推导,并且采用运动轨迹算法对并联机器人进行了轨迹规划。在并联机器人动力学模型的基础上,运用自适应控制、非线性PD同步控制和自适应同步控制策略对机构进行轨迹跟踪控制,然后根据动平台的运动轨迹对并联机器人进行实验仿真以及误差分析,通过比较和分析三种控制器的仿真结果,得出它们各自的优缺点,从而验证了自适应同步控制策略的优越性和可行性。最后,利用Visual C++编制并联机器人的接口控制软件,结合相应的控制算法,设计良好的人机接口界面,以便使并联机器人能够高精度地完成用户给定的轨迹运动,更好的实现人机之间的交流。同时经过大量的实验以及实际运行,验证了本文所提出理论的正确性,设计并联机器人结构的合理性,圆满完成了系统规划的轨迹运动,并保持较高的精度,达到了本论文的预期目标。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-12
第1章 绪论  12-21
  1.1 引言  12
  1.2 机器人技术的产生与发展  12-18
    1.2.1 并联机器人的国内外研究现状  12-15
    1.2.2 并联机器人控制技术的研究现状与发展  15-17
    1.2.3 并联机器人研究前景展望  17-18
  1.3 课题研究的工作  18-20
    1.3.1 课题的来源与研究意义  18-19
    1.3.2 课题的主要研究内容与结构安排  19-20
  1.4 本章小结  20-21
第2章 并联机器人系统结构及动力学分析  21-37
  2.1 引言  21
  2.2 3-PRR 并联机器人的系统结构设计  21-30
    2.2.1 并联机器人控制系统设计  21-24
    2.2.2 并联机器人驱动方案的选择与设计  24-26
    2.2.3 运动控制卡核心单元的结构  26-28
    2.2.4 旋转编码器的选择与控制  28-30
  2.3 3-PRR 并联机器人的动力学分析  30-33
    2.3.1 并联机器人的动力学模型  30-31
    2.3.2 并联机器人的动力学分析  31-33
  2.4 3-PRR 并联机器人的轨迹规划  33-36
    2.4.1 运动规划  33
    2.4.2 轨迹规划  33-36
  2.5 本章小结  36-37
第3章 基于自适应理论的运动控制研究  37-45
  3.1 自适应控制理论概述  37-38
  3.2 并联机器人的自适应控制策略  38-42
    3.2.1 非线性自适应控制  38-39
    3.2.2 自适应控制律的设计  39-40
    3.2.3 并联机器人的自适应控制器的设计  40-42
  3.3 自适应控制器的稳定性分析  42-43
  3.4 系统仿真研究  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章 基于非线性PD 同步理论的运动控制研究  45-53
  4.1 引言  45
  4.2 同步控制策略  45-47
  4.3 并联机器人的非线性PD 同步控制器设计  47-49
    4.3.1 非线性PD 同步控制  47-48
    4.3.2 系统稳定性分析  48-49
  4.4 实验仿真研究  49-52
  4.5 本章小结  52-53
第5章 三自由度并联机器人的自适应同步控制策略的研究  53-61
  5.1 引言  53
  5.2 并联机器人的动力学特性  53-54
  5.3 并联机器人的自适应同步控制策略  54-56
    5.3.1 同步误差的定义  54-55
    5.3.2 自适应同步控制器的设计  55-56
  5.4 并联机器人控制系统稳定性分析  56-57
  5.5 实验结果仿真  57-60
  5.6 本章小结  60-61
第6章 实验结果分析与控制软件编制  61-70
  6.1 控制系统实验结果分析  61-62
  6.2 3-PRR 并联机器人控制软件的编制  62-67
  6.3 并联机器人实验装置简介  67-69
  6.4 本章小结  69-70
总结与展望  70-72
参考文献  72-76
攻读硕士学位期间发表的学术论文  76-77
致谢  77-78
详细摘要  78-82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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