搬运机器人智能控制系统设计.pdf

A Dissertation Submitted to Shan ghai Jiao Tong University for the Degree of Master Doctor DESIGN FOR INTELLIGE NT CONTROL SYSTEM OF TRANSFER ROBOT Author :Yuan Huanlin Specialty : Mechanical Engineering Advis or : Prof. Luan Nan School of Mechanical Engineering Shanghai Jiao Tong Un iversity Shanghai, December 26, 20 14 万方数据上海交通大学硕± 学位论文上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文《搬运机器人智能控制系统的设计》,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:仫刑他映′日期:v浒年2月|⒈日第I页万方数据上海交通大学硕士学位论文上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□,在~年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”) 学莅珍文作者签名:稃山投加k 指导教师签名:妫纭仫貂日期:钞"年 2月|)日日期:勿丨4年冫月`⒉日第Ⅱ页万方数据上海交通大学硕士学位论文答辩决议书 11IOzO9299 1110209299 机械工程lO85zOD 2014-02-12 搬运机器人智能控制系统的设计投票表决结果: '/'/r(向意票数/实到委员数/应到委员数) 答辩结论:回兔过□未通赶评语和决议原焕林同学的硕士学位论文结合日前高速重载搬运机器人的需求背景,提出并设计了基于嵌入式 PC与运动控制技术紧密结合的智能控制系统,取得了如下成果 D‘对机器人本体进行了详细的运动学建模分析,针对其解耦的特点利用简单的空间几何法求解运动学方程,借助虚拟样机进行仿真,针对实际搬运作业过程中坐标变换的需要,完成了各坐标系之间的相互变换,利用 Lagrange功能平衡法对其进行了详细的动力学建模分析 2)结合实际搬运作业的需要,详细地提出机器人控制系统的基本技术要求,在对比分析不同结构的控制系统的优缺点的基础上,提出了新的控制系统改进方案;基于模块化的思想氵完成整个控制系统硬件平台的搭建以及上位机软件的编写 3)通过实际脚搬运作业对搬运机器人控制系统的各种功能及作业能力进行示范应用验证示范应用结果表明该同学设计的智能控制系统能够满足实际的I业自动化要求。论文内容充实,条理清晰,逻辑推演严密,并能够将理论与实际相结合,已经达到了硕士研究生的论文要求。该同学在答辩过程屮,表达清楚,回答问题正确,表明该生掌握了相关的理论知识和专业技术,具有一定的独立分析与解决相关实际问题能力。经答辩委员会投票,论文完成情况良好,建议授予其I学硕△学位。年上海交通大学上海交通大学上海交通大学上海交通大学上海交通大学助理研究员上海交通大学万方数据上海交通大学硕士学位论文第 I 页搬运机器人智能控制系统的设计摘要搬运机器人作为一种典型工业机器人, 广泛应用于化工、食品加工、包装物流行业等诸多领域,并向其他领域不断延伸、发展。且伴随着自动化水平的不断提高,对其柔性、作业能力及智能性等都提出了更高的要求。搬运机器人性能的优劣和智能化水平的高低,在很大程度上是由作为机器人神经中枢和大脑的控制系统决定的。随着计算机技术和现场总线技术的不断发展,可扩展、可移植、可互联、更易于集成的开放式控制系统已成为控制系统发展的趋势。本学位论文以高速重载搬运机器人智能控制系统作为研究对象, 基于机器人技术在实际搬运作业中的应用,将当前流行的运动控制系统与具体的搬运作业控制相结合进行研究分析。控制系统整个硬件平台具有开放式的体系结构, 设计基于模块化、标准化,根据功能的不同划分为六个不同模块,采用标准总线结构,利用工业以太网进行通信, 从而使得搬运机器人控制系统具有开放程度高、更易于集成、通用性好、方便维护等优点。控制系统软件部分在 WinCE 平台上开发,设计基于模块化、标准化, 在兼顾通用型的同时,针对特定作业设计友好界面