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3-PRRU并联机器人运动仿真与控制系统设计

作　者: 张铁牛
导　师: 李秦川
学　校: 浙江理工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 并联机器人仿真虚拟仪器控制系统运动控制
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文以3-PRRU三自由度并联机器人为研究对象,提出基于虚拟样机和虚拟仪器技术的并联机器人运动仿真和控制方案。在机构运动学分析的基础上,结合虚拟样机技术,对机构进行了机电一体化仿真研究;并设计和搭建了基于NI运动控制卡的开放式样机控制系统平台,最后通过样机实验,验证了理论分析的正确性与实验平台控制系统的和可行性。主要工作可概括为如下几个方面:运用螺旋理论,对3-PRRU并联机构进行了自由度分析;建立了机构的运动学模型,分析了其位置正、反解;并通过坐标变换,建立了工具末端与动平台中心点之间的表达式。在SolidWorks中建立了3-PRRU并联机器人虚拟样机,利用COSMOSMotion对机构进行了运动轨迹规划和仿真,验证了位置反解的正确性;通过将LabVIEW、SolidWorks和COSMOSMotion设计工具集成到一起,对3-PRRU并联机器人进行了机电一体化仿真,实现了对运动过程的参数化控制。程序代码的可移植性,也可直接配置到后续物理样机的控制系统开发中,缩短了后期的开发时间。设计了基于PC+NI运动控制卡的3-PRRU并联机器人控制系统,并结合所需功能,对运动控制卡与伺服驱动器之间的接口进行了详细设计和配置,为开放式的控制系统软件设计奠定基础。利用LabVIEW图形化语言及相关的NI运动控制应用程序,开发了基于层结构的开放式3-PRRU并联机器人运动控制软件平台,核心功能包括:回零,单轴调整,自动运行,实现了系统良好的人机交互和信息共享。通过对样机实验平台进行调试及实验,验证了控制系统各个核心功能的可行性,实验中运行平稳,可控性好,噪音和振动较小,基本达到了预期设计目标。

3-PRRU并联机器人运动仿真与控制系统设计

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