随着工业4.0时代的到来,具有物联网(IOT)连接能力的工业机器人正在被研究开发,并应用到生产领域。信息传输、万物互联很重要的一个载体是工业以太网,与之配套的PLCopen控制器或相关的运动控制卡,在Delta并联机器人的控制系统得到了广泛关注与应用。基于该产业技术发展背景,本文针对基于Ether CAT控制总线的三自由度Delta并联机器人的性能改善需求展开研究。着重针对Delta机器人运行的高速性和Ether CAT总线传输的延时性两者之间的矛盾,通过仿真模型构建与影响因素分析,评估控制时延对Delta机器人高速拾取性能影响。并进一步提出了考虑动态特性和特定场景的运动规划方法,并通过搭建基于Ether CAT总线传输的Delta机器人控制与实验平台,完成了相关实验验证。本文的研究工作归纳如下:1)Ether CAT总线控制时延对Delta机器人高速运动的影响研究。在基于虚功原理逆动力学分析基础上,计算出电机模型中需要的等效转子惯量和动力学干扰力。然后,在Matlab Simulink环境中建立了带有位置环、速度环和电流环PID控制所用Ether CAT伺服驱动/伺服电机的电机控制模型,并采用基于NCD与优化函数结合的方法完成对PID参数的整定。最后,建立带延时环节的Delta机器人电机驱动仿真控制模型。针对所建立的带延时环节的Simulink控制模型,采用伯德图和根轨迹方法,分析延时特性对系统稳定性的影响。进一步在控制仿真模型中输入运动轨迹和考虑干扰力,建立Matlab与Adams的联合仿真系统,并据此评估了在低高两种速度下控制时延对机器人末端门型轨迹运动性能的影响。2)考虑动态特性与特定场景的Delta机器人组合运动规划研究。根据Delta机器人实际应用的需求,提出了一种考虑动态特性和特定场景的Delta机器人轨迹/路径运动规划方法。轨迹规划在本文中涉及的是单方向的运动规律,不仅结合了修正梯形运动规律和多项式运动规律的优点,还应用非对称的加速度规律,提出了一种新的机器人运动规律组合方法。路径规划部分在门型路径的基础上,提出两种组合运动规划方法:一种是机器人末端三个分运动应用新提出的组合运动规律,另一种是机器人末端三个分运动的运动规律采用不同的运动规律。两种规划方式都能得到新的运动组合函数。所按提出的组合运动规划方法与传统运动规划方法得到的路径规划进行运动仿真,对比机器人末端运动角加速度和跃度等指标。仿真结果验证了所提出运动规划方法的有效性,并保证了特定场景下机器人的运动速度和运动稳定性。3)实验平台搭建与实验研究。基于Ether CAT控制总线规范,搭建了两套实验平台,包括PC+运动控制卡控制架构和基于PLCopen的软运动控制架构。采用分段直线和圆弧轨迹对比了两种控制架构的基本运动精度。采用原始及规划得到的门型路径,测出机器人末端的加速度信号对比,验证所提出组合运动规划对改善机器人末端动态特性的有效性。最后运用基于匹配追踪的自适应Chirplet变换方法进行振动信号分析,验证了控制时延对Delta机器人动力学特性的影响。