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开放式直角坐标机器人运动控制系统研究

作　者: 刘军
导　师: 王刚
学　校: 天津大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 开放式 直角坐标机器人 运动控制 离线编程 机器人语言
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


随着技术的进步,现代工业对于机器人控制系统的开放性和通用性都有了更高的要求。为此,本文设计了基于工业PC机的开放式直角坐标机器人运动控制系统。该系统具有开放性好、低成本和高性能等诸多优点,很好的满足了当代先进制造技术的要求。本文主要探讨的内容有以下几个方面。首先,本文将构建开放式直角坐标机器人运动控制系统的硬件体系,详细介绍系统硬件各部分的功能和结构,通过各项性能的对比突出本课题中基于工业PC机的开放式机器人控制体系相对于PLC控制所具有的优缺点。随后,着重介绍步进电机的开环控制原理。其次,在系统硬件结构的基础上,本文对控制系统的软件体系进行设计,详细介绍系统软件的总体结构、人机界面功能,并且重点介绍实现软件功能所采用的线性链表、多线程以及多媒体定时器等技术。再次,本文将重点研究机器人的离线编程和机器人语言编程两种编程方式。离线编程具有清晰的人机交互界面,而且简单易学,是机器人编程的一个重要研究方向;而机器人语言编程则充分体现了该系统的开放性和通用性。具有语言功能的机器人可以通过编程来胜任各种作业任务。为此,本课题开发了一套动作级的编译型机器人语言编程系统,相比解释型语言和其他低级的机器人语言,在许多方面都具有明显的优势。最后,本文介绍对本课题控制系统软、硬件结构体系的实验研究,通过实验构建实际的机器人运动控制系统,并且在其软、硬件结构基础上编写运动控制程序,实现两种机器人编程方法,验证本课题所设计的机器人控制系统的正确性和可靠性。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-14
  1.1 机器人技术的发展  7-9
  1.2 开放式体系结构的研究现状  9-11
    1.2.1 机器人控制器  9-10
    1.2.2 开放式体系结构  10-11
  1.3 现代交流伺服运动控制技术的发展方向  11
  1.4 本课题所研究的内容  11-14
    1.4.1 课题研究的意义  11-12
    1.4.2 课题的研究内容与方法  12
    1.4.3 本文结构  12-14
第二章 机器人运动控制系统硬件设计  14-26
  2.1 直角坐标机器人  14-16
    2.1.1 工业机器人的主要类型  14-15
    2.1.2 直角坐标机器人结构与特点  15-16
  2.2 系统硬件结构  16-23
    2.2.1 工业控制计算机  16-17
    2.2.2 PCI 总线  17-18
    2.2.3 DMC 运动控制卡  18-20
    2.2.4 研华I/O卡  20-22
    2.2.5 电机及其驱动器  22-23
    2.2.6 限位开关和复位开关  23
  2.3 基于PC 与基于PLC 运动控制器的比较  23-24
  2.4 步进电机控制原理  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 机器人运动控制系统软件设计  26-41
  3.1 控制系统软件的总体结构  26
  3.2 人机界面设计  26-32
  3.3 软件功能的实现  32-40
    3.3.1 主控程序  32-33
    3.3.2 运行功能的实现函数  33-35
    3.3.3 数据的存储  35-38
    3.3.4 多线程与实时性  38-39
    3.3.5 消息映射机制  39-40
  3.4 本章小结  40-41
第四章 机器人编程系统设计  41-55
  4.1 离线编程  41-42
  4.2 机器人语言编程  42-47
    4.2.1 机器人语言的水平级  42-43
    4.2.2 机器人语言编译原理  43-44
    4.2.3 机器人语言指令集  44-45
    4.2.4 机器人语言程序实例  45-47
  4.3 插补原理  47-51
    4.3.1 脉冲增量插补  48-51
    4.3.2 数字增量插补  51
  4.4 动态链接库  51-54
    4.4.1 静态链接库和动态链接库  51-52
    4.4.2 动态链接库的优越性  52-53
    4.4.3 机器人语言指令集动态链接库的实现  53-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章 控制系统的实验研究  55-59
  5.1 实验环境的建立  55-58
    5.1.1 DMC-1842 连接图  55-57
    5.1.2 PCI-1760 连接图  57-58
  5.2 实验研究  58
  5.3 本章小结  58-59
第六章 结论与展望  59-61
  6.1 全文总结  59
  6.2 工作展望  59-61
参考文献  61-64
发表论文和参加科研情况说明  64-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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