CINCINNATI工业机器人力/位混合控制的研究

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随着科技的日益发展,机器人技术在许多行业得到了更加广泛的应用,与此同时,对机器人性能的要求也大大提高。对于在复杂的任务中,涉及到机器人与环境或作业对象产生接触的情况下,传统的机器人位置控制已经不能满足控制要求,这就引入了力的控制。对机器人力的控制问题,已经成为对机器人控制研究的热点。本文以CINCINNATI工业机器人为实体模型,以力/位混合控制理论为理论依据,以工控机、PMAC多轴运动控制器、松下交流伺服放大器、松下交流伺服电机和位置、力传感器以及数据采集卡为控制系统硬件基础,对CINCINNATI工业机器人的力/位混合控制进行研究。本文首先阐述了机器人的控制理论,分析机器人控制的发展趋势,着力探讨机器人力/位混合控制理论及方法;然后,论文对CINCINNATI工业机器人的机械结构进行分析,测量其几何、运动参数,建立其运动学、静力学以及动力学方程,对其运动学方程的正、逆问题进行求解,并推导出其雅克比矩阵和力雅克比矩阵;在以上工作的基础上论文建立CINCINNAI工业机器人的线性状态空间模型,设计其力/位混合控制器,借助于Simulink仿真软件对控制系统进行仿真和PID控制参数的调整,并分析混合控制系统的稳定性,得到稳定的控制系统;最后,论文设计了以PMAC多轴运动控制器为核心的,以工控机IPC、PMAC多轴运动控制器、松下交流伺服放大器、松下交流伺服电机和位置、力传感器为主线的控制系统硬件线路。
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