六軸串聯(lián)機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、蒸汽發(fā)生器里面存在放射性物質(zhì)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，人不能進(jìn)去進(jìn)行維修，需要機(jī)器人代替人完成維修工作。為填補(bǔ)國(guó)內(nèi)在蒸汽發(fā)生器檢修機(jī)器人領(lǐng)域的空白，我們自行研制了一個(gè)六軸串聯(lián)機(jī)器人，該機(jī)器人有六個(gè)串聯(lián)關(guān)節(jié)，同時(shí)手端攜掛偏心工具，用于蒸汽發(fā)生器的堵管等檢修工作。本文完成了該機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件的需求分析、總體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、軟件的編碼與測(cè)試。 本文根據(jù)軟件工程中需求分析的思想，從業(yè)務(wù)需求、用戶需求、功能需求、非功能需求這四方面對(duì)控

2、制系統(tǒng)軟件的需求進(jìn)行了詳細(xì)的描述和分析，確定了軟件系統(tǒng)的功能和實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。 在需求分析的基礎(chǔ)上，本文對(duì)控制系統(tǒng)軟件的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了分析，確定了軟件的設(shè)計(jì)方法，以及軟件的開(kāi)發(fā)、運(yùn)行平臺(tái)。并對(duì)上位機(jī)監(jiān)控軟件和下位機(jī)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)軟件進(jìn)行了模塊劃分，確定各個(gè)模塊功能以及交互關(guān)系，進(jìn)而對(duì)軟件的總體流程進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本文對(duì)監(jiān)控軟件各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。對(duì)事件管理模塊的類屬性和方法進(jìn)行了介紹；建立了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，給出了帶工具的

3、運(yùn)動(dòng)學(xué)正解和逆解算法，給出了空間任意質(zhì)點(diǎn)對(duì)于某電機(jī)軸法向量的重力矩算法，分析了機(jī)器人檢修工作過(guò)程的避碰檢測(cè)實(shí)現(xiàn)方法；用OpenGL對(duì)蒸汽發(fā)生器、機(jī)器人本體、檢修工具等進(jìn)行三維建模，刨建了機(jī)器人三維運(yùn)動(dòng)仿真平臺(tái)；設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了CAN通訊模塊，制定了一套可行的CAN通訊策略；對(duì)監(jiān)控界面布局及各顯示區(qū)進(jìn)行了介紹。 本文對(duì)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)軟件各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。提出了下位機(jī)速度控制模式，解決了此類機(jī)器人特有的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非線性死區(qū)

4、嚴(yán)重等問(wèn)題；給出了分段固定變速積分PID算法用于關(guān)節(jié)的位置控制，并加入帶死區(qū)的PID算法，保證了位置控制的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和穩(wěn)態(tài)精度；采用雙旋轉(zhuǎn)變壓器合成算法實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)角，分析了旋轉(zhuǎn)變壓器的測(cè)量誤差容限，并對(duì)測(cè)量誤差進(jìn)行了非線性補(bǔ)償，保證了合成算法有效性；制定了查詢式CAN通訊方式，滿足了上位機(jī)一對(duì)多的主從通訊方式。 本文給出了控制系統(tǒng)軟件的測(cè)試運(yùn)行結(jié)果，分析了單軸位置、速度跟蹤誤差，多軸聯(lián)動(dòng)直線跟蹤誤差和重復(fù)定位誤差。軟件與控制