GJR-G2A机器人控制系统的研究与设计

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随着我国工业自动化水平的不断提高,工业机器人的使用与需求量迅速增长,应用领域日益广泛,但国产工业机器人在整个市场中所占比例很小,因此加大对工业机器人技术的研究,缩短与国外的差距,对我国的制造业具有重要意义。基于此背景,本文以学院引进的GJR-G2A工业机器人为研究对象,深入分析了现有的控制方法在GJR-G2A机器人上的应用效果,在吸取国内外主流的工业机器人控制方案优点的基础上,提出了基于多轴运动控制卡的开放式6轴工业机器人控制方案。本文首先基于GJR-G2A工业机器人的机械本体建立杆件坐标系,求得机器人的运动学正、反解,在此基础上运用牛顿-欧拉公式建立机器人的动力学模型,求解机器人关节转矩的显式表达式,并使用ADAMS和MATLAB软件对动力学公式进行仿真,验证其正确性。其次,分析了机器人现有控制算法的优劣,给出了基于MATLAB和ADAMS软件联合仿真的方法。基于目前的实际的应用方案选取独立PID控制方法对GJR-G2A工业机器人进行控制仿真,通过分析PID控制方法下机器人各轴的轨迹运行状况,实时的轨迹误差大小以及力矩变化情况,得出在独立PID方式的控制下GJR-G2A工业机器人的运行品质良好。最后,确定了基于EURO408运动控制卡和松下A5伺服电机的机器人伺服控制方案,确定运动控制卡的运行方式为速度模式,并设计硬件的电气接线图,以第1轴电机为例,建立关节电机的伺服控制模型,并对其速度环和位置环参数进行整定。基于Visual Studio 2010平台,采用VB.NET语言编写机器人控制软件,并设计人机操作界面。
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