四自由度并联搬运机器人控制与运动仿真

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随着我国工业的不断发展,人们对生活水平的不断提高,有了更高的物质追求。《中国制造2025》的提出,智能制造中一个很重要的部分便是工业领域,在接下来的几年内,在工业领域方面将会出现迅猛发展。工业领域中机器人代替人的生产便成了重中之重,在生产生活中应用作为机器人领域的Delta机器人出现在大众视野。因此对整个Delta机构及其运动控制方面的研究将对工业领域其中包括抓取、机械装配、3D打印等方面产生重大的影响。本文以工业机器人领域中的Delta机器人作为研究对象,通过对国内外Delta机器人的研究现状进行了概括总结,在Delta机器人运动学建模的基础上,对其伺服系统控制器进行设计以及机器人末端进行运动仿真得到更为精确的路径跟踪。论文的主要内容如下。首先对Delta机器人的基本结构进行了介绍,并分析了机构的自由度数、给出了结构设计参数和各个臂之间的结构联接形式,确定了所研究Delta机器人的结构类型。完成了整个机器人的运动学分析,并且在给出的结构设计参数上对工作空间进行了仿真。其次是对机器人运动时的控制器进行了研究。采用了基于运动学的控制方法,建立了永磁同步伺服电机的数学模型,首先对永磁同步电机中三环控制方法中的详细分析,随后搭建及改进了控制方法,并建立了Simulink控制模型,其中为了实现其末端的精确控制在三环控制中加入了PID与神经网络相结合的方法,对其进行Simulink建模以及三环控制与改进的三环控制Simulink建模。通过文中的三个对比实验的分析得出,此次所设计的控制器较未改进之前的控制器,响应及其稳定性都有所提高。最后利用ADAMS软件和Simulink软件对运行轨迹进行了仿真。通过Solid works软件建立Delta机器人模型导入ADAMS软件中,并在ADAMS软件中建立虚拟样机。通过给出运动轨迹及采用所设计的控制方法在Simulink软件中以Delta机器人末端执行器的运动轨迹为控制目标对其进行仿真分析。仿真结果表明:神经网络PID控制相对于传统PID控制不仅响应速度提高了而且控制精度也得到了提高,达到了预期的仿真效果,该方法可对Delta机器人轨迹跟踪控制研究提供相应的理论化指导。
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