結(jié)論和展望

 結(jié)論

經(jīng)過研宄生期間的不懈努力，在Delta機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，結(jié)合了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng) 力學(xué)理論、高等動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人軌跡規(guī)劃理論、Linux系統(tǒng)、機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS、電 氣控制硬件等相關(guān)技術(shù)，順利完成了機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)工作，取得的成果如下：

第一，根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)完成了 Delta機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解 和運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析，并利用拉格朗日方法對(duì)其進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，得到了 Delta機(jī)器人 的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了工作空間和奇異位形分析。

第二，根據(jù)Delta機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型以及相應(yīng)的五次樣條函數(shù)理論， 編寫了關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)優(yōu)化程序、工作空間軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)優(yōu)化程序、 混合空間軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)優(yōu)化程序，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了軌跡規(guī)劃擬合曲線的實(shí)用性。

第三，對(duì)Delta機(jī)器人進(jìn)行了電氣控制部分的設(shè)計(jì)及調(diào)試，使用高精度的直驅(qū)力矩 電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)臂，消除了由于減速器背隙帶來的誤差，使用Linux系統(tǒng)下的機(jī)器人 操作系統(tǒng)ROS作為機(jī)器人的控制系統(tǒng)，采用Galil運(yùn)動(dòng)控制卡和Copley驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì) 力矩電機(jī)的實(shí)際控制，編寫了 Galil運(yùn)動(dòng)控制卡的控制程序。

第四，編寫了 Delta機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制GUI界面，實(shí)現(xiàn)了用戶友好型操作。

   展望

隨著我國的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，在未來的產(chǎn)業(yè)升級(jí)中機(jī)器人將扮演越來越重要的角色，由于 直驅(qū)力矩電機(jī)自身的優(yōu)點(diǎn)，在某些機(jī)器人領(lǐng)域勢(shì)必會(huì)大量采用直驅(qū)力矩電機(jī)，同時(shí)，作 為提高機(jī)器人性能的運(yùn)動(dòng)控制及軌跡規(guī)劃方法將成為研宄的熱點(diǎn)。

 力-運(yùn)動(dòng)混合在線自適應(yīng)軌跡規(guī)劃

由于某些部件的動(dòng)力學(xué)分析難以從理論上精確建模，在通過理論計(jì)算建立機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程后，采用力反饋技術(shù)，通過系統(tǒng)辨識(shí)得到更為準(zhǔn)確的機(jī)器人動(dòng)力學(xué)模型。其后通過此動(dòng)力學(xué)模型實(shí)現(xiàn)力-運(yùn)動(dòng)混合控制。力-運(yùn)動(dòng)混合軌跡規(guī)劃是采用力-運(yùn)動(dòng)混合控制的模型，得出機(jī)器人執(zhí)行任務(wù)過程中的空間運(yùn)動(dòng)、力與時(shí)間的關(guān)系，然后選擇需要優(yōu) 化的目標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，從而得出最優(yōu)軌跡規(guī)劃結(jié)果。由于機(jī)器人的實(shí)際操作千變?nèi)f化 (也是機(jī)器人最重要的優(yōu)點(diǎn)之一），而且隨著環(huán)境和載荷的變化，自身的動(dòng)力學(xué)模型也 會(huì)發(fā)生很大的改變。力-運(yùn)動(dòng)混合在線自適應(yīng)軌跡規(guī)劃是根據(jù)在線反饋數(shù)據(jù)，重建系統(tǒng)模 型，重新計(jì)算最優(yōu)軌跡，從而保護(hù)關(guān)鍵部件并極大發(fā)揮系統(tǒng)潛能。

 關(guān)節(jié)空間和工作空間雙向優(yōu)化的軌跡規(guī)劃算法

針對(duì)關(guān)節(jié)空間或者工作空間的單向軌跡規(guī)劃只考慮了單向的軌跡規(guī)劃要素。在實(shí)際 操作過程中，既要考慮關(guān)節(jié)空間運(yùn)動(dòng)部件的優(yōu)化結(jié)果，同時(shí)也要考慮工作空間機(jī)器人末 端或者操作物件的力-運(yùn)動(dòng)模型。在建立運(yùn)動(dòng)學(xué)以及動(dòng)力學(xué)正/逆解方程后，對(duì)關(guān)節(jié)空間 和工作空間分別進(jìn)行優(yōu)化的軌跡規(guī)劃，將其結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。然后，對(duì)其中任意一種軌跡 規(guī)劃算法，加入另外一種算法的約束條件，最后得出雙向優(yōu)化的軌跡規(guī)劃的一般算法。

 軌跡規(guī)劃與設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法

現(xiàn)代的CAD技術(shù)，使得在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就可以得到非常精確的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力 學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)構(gòu)件所要執(zhí)行的任務(wù)，可以實(shí)現(xiàn)軌跡規(guī)劃并對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程 進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析。其分析的結(jié)果，可以有效的反饋到設(shè)計(jì)中來，從而對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改和 優(yōu)化。同時(shí)，也有效的檢驗(yàn)了設(shè)計(jì)的合理性。運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型相結(jié)合的軌跡規(guī)劃技 術(shù)是一種高效的、低成本的運(yùn)動(dòng)控制構(gòu)件設(shè)計(jì)和控制手段。目前的CAD軟件尚未將軌 跡規(guī)劃作為設(shè)計(jì)的一個(gè)輔助優(yōu)化方法，很多研宄者在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，手動(dòng)的加入了一 些計(jì)算過程，但是尚未有標(biāo)準(zhǔn)化簡(jiǎn)單易用的軟件來進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)。考慮到大多數(shù)機(jī)械設(shè) 計(jì)和制圖人員對(duì)運(yùn)動(dòng)控制理解有限，開發(fā)有效的運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)模型相結(jié)合的軌跡規(guī)劃 軟件是提高設(shè)計(jì)水平的有效手段。

 在純網(wǎng)絡(luò)全互聯(lián)運(yùn)動(dòng)控制器上，以Web和云計(jì)算為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端軌跡規(guī) 劃算法

離線軌跡規(guī)劃算法實(shí)現(xiàn)可以脫離控制系統(tǒng)存在，操作人員將規(guī)劃好的數(shù)據(jù)導(dǎo)入控制 器中，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的操作與控制。基于Web和云計(jì)算的軌跡規(guī)劃算法在服務(wù)器(云） 端實(shí)現(xiàn)，通過Web服務(wù)提供交互式的軌跡規(guī)劃計(jì)算平臺(tái)，消除軟件安裝和移植的問題。 在純網(wǎng)絡(luò)全互聯(lián)運(yùn)動(dòng)控制器上實(shí)現(xiàn)在線軌跡規(guī)劃，同時(shí)提供遠(yuǎn)程跨平臺(tái)多點(diǎn)接入，實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)、分析與操作的多方融合。

受時(shí)間和作者水平限制，Delta機(jī)器人機(jī)械部分和電氣控制部分還存在一些不足， 需要后續(xù)工作中進(jìn)一步改進(jìn)和完善：

 在Delta機(jī)器人的原理樣機(jī)中，由于機(jī)械部分的設(shè)計(jì)缺陷和加工、裝配誤差的 存在，使得該機(jī)械結(jié)構(gòu)精度較差，需要對(duì)機(jī)械部件進(jìn)行修配。

 電氣控制元器件布局不夠合理，使得電控箱中的連接線路較亂，在后續(xù)的工作 中，應(yīng)使用電木絕緣板進(jìn)行合理的電氣硬件布置。

本文采摘自“高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)械手臂分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)”，因?yàn)榫庉嬂щy導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由伯特利數(shù)控整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明！