论文部分内容阅读
机器人应用于工业生产的各个领域,在当今社会日益自动化、信息化的趋势下,研究六自由度焊接机器人的控制算法及在DSP上的实现,具有深刻的现实意义。在汽车车身焊接工艺中,要求焊装机器人实现车身部件的各类焊接操作,其对机器人的实时控制要求最为迫切。本文在研究单台六自由度焊装机器人动力学的基础上,研究了实现其关节电机控制的实时性算法,最优化焊接操作路径,实现了DSP与上位机通信互联,并在MATLAB软件下对算法进行仿真设计,将其应用于实际生产现场的离线虚拟调试,取得了一定的效果。首先,本文针对六自由度焊接机器人应用领域和研究背景做了相关介绍,指出要在DSP上实现对机器人关节电机的控制,必须研究六自由度焊装机器人的逆动力学控制算法并进行仿真设计。其次,针对六自由度焊装机器人控制实时性问题,利用TMS320LF2812型DSP芯片,通过其高速数字信号处理能力,实时对焊接机器人进行动力学方程逆运算,以求解控制模型的前馈补偿,并以C语言对算法进行编程,从而实现算法的可用性。研究了应用DSP片上资源实现机器人关节电机控制的PWM控制算法。通过DSP片上微控制系统生成了机器人各轴关节电机的实时PWM控制波形,利用所生成的控制波形进行典型的圆弧路径插补运动。利用DSP片上微控制系统对关节电机编码器信号进行实时处理,实现模型的反馈输入,提高对各轴关节电机控制的实时精度。再次,在研究了DSP片上微控制系统控制机器人各关节电机实现轨迹插补的基础上,进行机器人点位/连续运动时轨迹规划,在DSP片上微控制系统上对算法进行仿真设计,并优化路径以使工艺过程能量最优,在引入了机器人实际生产环境等各类约束条件下,求解满足一定效费比的最优工作路径,并给出了20个焊点以及路径点的最优坐标值。最后,对DSP片上微控制系统与上位机的串口通信进行了实验验证,对二次曲面的插补路径跟踪进行了仿真设计。验证了DSP对机器人各关节电机进行实时控制所需串口通信,同时验证了DSP求解机器人逆动力学算法的可行性。在仿真设计中,在MATLAB仿真环境下建立了机器人杆系模型,在西门子PLM软件Process Simulate下建立了机器人实物模型,利用所建立的机器人杆系模型与DSP所生产的PWM波控制机器人进行插补运动,验证了基于DSP的机器人关节电机控制算法。