| 【中文题名】 | 工业机器人虚拟样机与仿真控制系统研究 |
| 【英文题名】 | Research on the Virtual Prototyping and Simulated Control System for an Industrial Robot |
| 【学科专业】 | 机械制造及其自动化 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2007-8-3 |
| 【中关键词】 | 工业机器人,虚拟样机,控制仿真,虚拟实验,程序脚本, |
| 【英关键词】 | industrial robot,virtual prototyping,simulated control,virtual experiment platform,program scripts, |
| 【分类导航】 | 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>工业机器人 |
| 【论文摘要】 |
本论文将虚拟样机技术与控制仿真技术相结合，研究工业机器人的控制原理和控制技术；通过工业机器人的数字化功能虚拟样机和控制系统模型，构建了一种工业机器人虚拟实验平台，分析工业机器人机械结构，控制环节的参数对机器人性能的影响。编写了基于Matlab平台的工业机器人的运动学、动力学、轨迹规划程序脚本。研究了工业机器人的控制系统模型，对前馈力矩控制系统进行了仿真和分析。 |
| 【论文题纲】 |
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摘要 |
5-6 |
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Abstracts |
6-12 |
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第一章 绪论 |
12-15 |
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1.1. 工业机器人控制原理和特点 |
12-13 |
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1.2. 工业机器人控制技术的现状与发展 |
13-14 |
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1.3. 论文的研究内容及其意义 |
14-15 |
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第二章 ADAMS与MATLAB控制仿真平台 |
15-19 |
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2.1. 虚拟样机技术与MSC.ADAMS |
15-16 |
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2.1.1. 虚拟样机与虚拟样机技术 |
15 |
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2.1.2. MSC.ADAMS软件简介 |
15-16 |
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2.2. 自动控制系统仿真与MATLAB |
16-17 |
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2.2.1. 自动控制系统仿真的概念 |
16 |
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2.2.2. Matlab简介 |
16-17 |
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2.3. 联合控制仿真平台 |
17-18 |
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2.4. 本章小结 |
18-19 |
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第三章 KUKA KR30-3型工业机器人建模 |
19-26 |
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3.1. 连杆参数和连杆坐标系 |
19-20 |
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3.2. 连杆变换 |
20-22 |
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3.3. 操作空间和关节空间、雅可比和力雅可比 |
22 |
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3.4. KR30-3型工业机器人模型的其它参数 |
22-24 |
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3.5. MATLAB的机器人对象脚本 |
24-25 |
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3.6. 本章小结 |
25-26 |
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第四章 机器人运动学 |
26-31 |
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4.1. 机器人操作机运动学的研究内容 |
26 |
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4.2. KR30-3机器人运动学正问题的解法 |
26 |
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4.3. KR30-3机器人运动学逆问题 |
26-28 |
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4.4. KR30-3机器人运动学虚拟样机仿真 |
28-30 |
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4.5. 本章小结 |
30-31 |
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第五章 操作臂动力学 |
31-36 |
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5.1. 操作臂动力学的研究内容和方法 |
31 |
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5.2. 动力学逆问题 |
31-32 |
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5.3. KR30机器人虚拟样机动力学仿真 |
32-33 |
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5.4. 关节空间和操作空间动力学 |
33-34 |
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5.5. MATLAB的动力学逆问题解算脚本 |
34-35 |
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5.6. 本章小结 |
35-36 |
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第六章 轨迹规划 |
36-46 |
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6.1. 轨迹规划的一般性问题 |
36 |
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6.2. PTP(关节插补) |
36-38 |
|
6.2.1. 三次多项式插值 |
36-37 |
|
6.2.2. 五次多项式插值 |
37-38 |
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6.3. MATLAB的PTP轨迹规划M-FILE脚本 |
38 |
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6.4. 直线轨迹规划(直线插补) |
38-39 |
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6.4.1. 直线轨迹生成方法的发展 |
38 |
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6.4.2. 以四元数表示的旋转 |
38-39 |
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6.4.3. 有界偏差关节路径(BDJP)法 |
39 |
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6.5. MATLAB的直线轨迹规划M-FILE脚本 |
39-41 |
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6.6. PTP轨迹规划仿真 |
41-45 |
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6.6.1. 进入ADAMS/View环境，编辑KUKA kr30机器人数模 |
41-43 |
|
6.6.2. 创建Simulink的PTP轨迹规划模块“jtraj” |
43-44 |
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6.6.3. 创建Simulink的曲线输出模块“Scope” |
44-45 |
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6.6.4. 创建PTP轨迹规划控制仿真系统框图 |
45 |
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6.7. 本章小结 |
45-46 |
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第七章 操作臂的控制与仿真 |
46-58 |
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7.1. 控制原理与规律 |
46-48 |
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7.1.1. “弹簧、质量、阻尼”系统的控制规律 |
46-47 |
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7.1.2. 机器人轨迹跟踪控制 |
47-48 |
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7.2. 几种典型的控制方法 |
48-50 |
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7.2.1. 工业机器人的误差驱动控制 |
48-49 |
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7.2.2. 前馈非线性控制 |
49-50 |
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7.2.3. 神经网络控制 |
50 |
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7.3. 力矩前馈控制系统仿真研究 |
50-54 |
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7.3.1. 建立机器人操作机的Matlab/Simulink模型“Kr30” |
51-52 |
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7.3.2. 创建Simulink的PTP轨迹规划模块“jtraj” |
52 |
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7.3.3. 创建Simulink的动力学解算模块“rne” |
52-53 |
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7.3.4. 创建Simulink的曲线输出模块“Scope” |
53 |
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7.3.5. 创建Kr30机器人的力矩前馈控制模型 |
53-54 |
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7.4. 操作臂的BP神经网络控制仿真 |
54-57 |
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7.4.1. 系统整体设计 |
55 |
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7.4.2. BP网络设计 |
55-56 |
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7.4.3. 系统仿真 |
56-57 |
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7.5. 本章小结 |
57-58 |
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第八章 结论及展望 |
58-59 |
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参考文献 |
59-61 |
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攻读硕士期间发表的学术论文 |
61 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.384580 |
