為了保證Delta兩自由度高速并聯工業機器人高速、高精度的平穩運行，必須選擇 合理的運動控制系統，本章節將會介紹Delta機器人使用的開源機器人操作系統ROS下 的硬件和軟件，包括視覺伺服、Galil運動控制卡、Copley驅動器、直驅力矩電機和基于 Linux系統的機器人操作系統ROS下的軟件控制界面，最后，通過實驗驗證上一章節中 三種軌跡規劃方法的實用性。
機器人操作系統ROS (Robot Operation System)是專為機器人軟件開發所設計的一套電腦操作系統架構，它是開源的元級操作系統（后操作系統），提供類似操作系統的服 務，包括硬件抽象描述、底層驅動程序管理、共用功能的執行、程序間消息傳遞、程序 發行包管理，它也提供一些工具程序和庫用于獲取、建立、編寫和執行多機融合的程序。 ROS的主要設計目標是便于機器人研發過程中代碼復用，是一個分布式的進程框架，執 行程序可以各自獨立的設計，松散的、實時的組合起來[67]。
根據不同的應用場合，軌跡規劃又分為離線軌跡規劃與實時在線軌跡規劃，離線軌 跡規劃是基于環境先驗完全信息的軌跡規劃，完整的先驗信息只能適用于靜態環境，機 器人的離線軌跡規劃有其潛在的優點，例如，在編程過程中，離線的軌跡規劃不需要占 用生產設備，因此，保證了自動化工廠大部分時間處于生產狀態；減小了對系統硬件的 要求，有利于降低系統成本；容易實現系統的柔性組態。
本課題來源于中國科學院高速并聯工業機器人預研項目，并由寧波市國際合作項目 (2014D10008)、精工一代機械產品創新應用示范程(2014BAZ04784)、精密驅動控制技 術創新團隊(2012B82005)和寧波市自然科學基（2014A610084)支持。
并聯機構（ParallelMechanism)是由兩個或兩個以上開環運動鏈連接靜平臺和動平 臺，并且具有兩個或兩個以上自由度的閉環機構，它是機構學的一個重要分支。
本章主要對平面兩自由度高速并聯工業機器人Delta進行了機構學、運動學和動力 學分析，對所設計的機器人的機構進行了闡述，指出了機器人特色，對其進行了運動學 逆解和運動學正解分析，得到了相應的位移、速度、加速度表達式，利用拉格朗日方法 對機器人進行了簡化的動力學分析，得到了簡化的動力學表達式。最后，對機器人進行 了工作空間分析和奇異位形分析，從理論上得到了機器人的工作空間和奇異位形。
按照使用的軌跡規劃樣條函數次數分類，可以將軌跡規劃樣條函數分為一次、二次、 三次、五次和多次。一次樣條函數軌跡規劃法又稱為速度常系數軌跡規劃法，該方法中 速度作為常數，位置是時間的的一次線性函數，當速度突變時加速度無窮大，隨后加速 度變為零，由于理論上無窮大的加速突變會對系統造成很大沖擊，因此，在機器人的軌 跡規劃中，很少使用一次樣條函數。
本章使用三種方法對Delta兩自由度高速并聯工業機器人進行了合理的軌跡規劃， 分別是關節空間軌跡規劃及其動力學優化、工作空間軌跡規劃及其動力學優化、關節空 間和工作空間的混合軌跡規劃及其動力學優化。
經過研宄生期間的不懈努力，在Delta機器人的設計中，結合了機器人運動學和動 力學理論、高等動力學、機器人軌跡規劃理論、Linux系統、機器人操作系統ROS、電 氣控制硬件等相關技術，順利完成了機器人的設計和實驗工作，取得的成果如下：
1) 為滿足機床高速高精的加工要求，設計了直線電 機驅動高速立式加工中心的整體結構，在方案設計中，充 分考慮結構布局、電機選型、功能部件選擇，利用直線電 機作為立式加工中心進給系統驅動單元可以提高立式加工 中心的切削進給速度和控制精度，提高生產效率。2) 對設計的直線電機驅動高速立式加工中心整機 基于有限元的靜動態特性分析，結果顯示：整機具有良 好的強度、剛度和抗振特性，滿足粗加工及加減速對機 床結構的剛性、強度及抗振特性要求，達到設計要求。
主站蜘蛛池模板：
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|