Home>Schools

  • Complex
  • Title
  • Author
  • Keyword
  • Abstract
  • Scholars
Search

[学位]

基于UDP通信的Delta机器人控制研究

Share
Edit Delete Claim

Author:

杨学文 (杨学文.)

Indexed by:

学位论文库

Abstract:

Delta机器人是一种高速、轻载的并联型机器人。它一般通过视觉系统来定位目标物体,由三个并联的机械臂来确定末端执行器(End Effector)的空间位置,实现对目标物体的搬运和加工等操作。Delta机器人以其成本低、运动速度快、定位精确和效率高等优点,被广泛地应用在电子产品、食品和药品等领域来完成加工和装配工作。 2009年Clavel教授发明的Delta机构的专利保护过期,各界开始投入到Delta机器人的研发工作中来。企业纷纷推出了自己研制的Delta机器人,各高校也争相开始研发,并在模拟仿真方面取得了一定成果。但是这些Delta机器人普遍针对的是轻质物件的抓取,对于大质量物件,目前还没有一套完整的解决方案公开于市场。课题组的前期工作主要是机构设计和运动学分析,新的机构使得实验室设计的Delta机器人能够抓取高达50多千克的重物。本文主要研究控制系统,使得机器人能够胜任实际工作中的各种任务,并且运动平稳,误差小。然后通过实验室自主研发的Delta机器人进行实验,证明了该控制系统的有效性和可行性。本文的研究内容和创新点有:
1. 实现了Delta机器人的轨线规划工作,给出了运动模式、速度曲线和门字形轨迹的定义和实现算法。运动模式包括连续轨线(CP)模式和点到点(PTP)模式,两种运动模式确保了Delta机器人可以最大限度地利用自己的速度优势而不需要在运动过程中经常不必要地停止和启动。速度曲线采用梯形速度曲线(TVP)。并且针对各种运动情形,给出了在每一个时刻的速度计算方法。在门字形轨迹部分,本文针对重复性的抓放(Pick-and-Place)物体操作,对门字形轨迹进行插点操作,使得运动抖振减小,运动更平稳、更快速。
2. 设计了Delta机器人的稳定性控制系统。控制系统包括内环和外环两层,内环在电机驱动器内对角速度实现PI调节,外环是一个针对角位移的PID控制器。针对PI环节,给出了一套电机参数调整的方法。针对PID控制器,首先使用了一种非线性积分器使得定位控制更加准确,然后设计了一个前馈环节优化了系统的滞后效应,最后加入了重力补偿项,使得定位误差进一步减小。
3. 设计了一套基于UDP协议的数据传输系统,用于上位机与Delta机器人之间的通信。同时本文使用CRC校验、BCD码和循环序列号等方法保证了通信的可靠性。另外,我们对数据帧做了定义,对于通信数据记录,我们定义了数据要求记录和数据下载记录两种,前者用于上位机实时监测Delta机器人的运动状态与空间位置,后者用于上位机控制Delta机器人完成相应的任务。
本文取得的研究成果为Delta机器人的研制提供了一套全面的可行方案,为以后的视觉反馈部分打下了基础,对其他的并联机构的系统控制也有一定的参考意义。

Keyword:

Delta机器人 UDP通信 并联机器人 轨线规划 运动学控制

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电子与信息工程学院

Reprint Author's Address:

Show more details

Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 冯祖仁

Year: 2015

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 20

FAQ| About| Online/Total:201/217225624
Address:XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY LIBRARY(No.28, Xianning West Road, Xi'an, Shaanxi Post Code:710049) Contact Us:029-82667865
Copyright:XI'AN JIAOTONG UNIVERSITY LIBRARY Technical Support:Beijing Aegean Software Co., Ltd.