PUMA機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)姓名：徐益申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：顏文俊2003.3.1摘要對(duì)機(jī)器人控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究，是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)重要內(nèi)容。本文以Puma560機(jī)器人的控制系統(tǒng)為例，提出了兩個(gè)機(jī)器人控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案：基于微機(jī)的設(shè)計(jì)和基于Intemet的設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、技術(shù)方案選擇、功能模塊設(shè)定等各方面進(jìn)行了詳細(xì)的展開(kāi)，并對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用做了簡(jiǎn)要介紹?；谖C(jī)的機(jī)器人控制系統(tǒng)給研究者、操作者提供了一個(gè)開(kāi)放的、可擴(kuò)展的平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人控制中的離線編程、圖形仿真、軌跡規(guī)劃等功能，提高了系統(tǒng)的軟、硬件擴(kuò)展能力和計(jì)算能力。其設(shè)計(jì)涵蓋了機(jī)器人學(xué)的很多方面，并涉及到計(jì)算機(jī)、圖形學(xué)等諸多領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)方案提出的控制平臺(tái)，開(kāi)發(fā)周期短，模塊獨(dú)立，功能全面，是一個(gè)很好的研究平臺(tái)，也是一個(gè)簡(jiǎn)便的直觀的操作平臺(tái)，移植性強(qiáng)。j夕基于Internet的機(jī)器人控制系統(tǒng)是基于微機(jī)系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展，其實(shí)現(xiàn)采用了較新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。體設(shè)計(jì)方案提出的控制平臺(tái)，在系統(tǒng)功能上側(cè)重于機(jī)器人教學(xué)的普及和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的校園化操作，采用了分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。方案設(shè)計(jì)注重模塊化，引入了協(xié)同控制概念，并充分考慮到了網(wǎng)絡(luò)控制形式所帶來(lái)的系統(tǒng)特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了較為完善的安全機(jī)制和實(shí)時(shí)的監(jiān)控功能。人巳、丫關(guān)鍵詞：機(jī)器人控制系統(tǒng)物；離線編程仿真系統(tǒng)機(jī)器人遙操作系緲延i見(jiàn)AbstractThestudyonthearchitectureofrobotcontrolsystemisallimportantpartofroboticsAPCbaseddesignandanIntemetbaseddesignforrobotcontrolsystemarereportedinthispaperThekeytechniqueinthesesystemdesignsisalsointroducedThePC-basedrobotcontrolsysteminthispaper,asystemwithfunctionsofoff-lineprogramming，3Dgraphicsimulationandpathplanning，isanopen，extendablesystemforresearchersTheIntemetbasedrobotcontrolsystemusingadvancedInternettechniquescanbeappliedtotheeducationofroboticsandvisitorcanusetherobotinthelabfromdistanceComparedwiththePC-basedcontrolsystem，thisdistributedarchitecturesystemhastheadditionalfunctionofcollaborativecontr01AndaSanetcontrolsystem，therearesomeotherdifferencesintheformofrobotcontr01BothoftheserobotcontrolsystemCanbeeasilyreplantedandtheircalculateabilityandsoftwarehardwareextendabilityarepowerfulTheexampleaboutPuma560isgiveninthispaperKeywords：ArchitectureofRobotControlSystem，Off-lineProgrammingSystem，SimulationSystem，Tele-roboticSystem，Java浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器。作為一個(gè)復(fù)雜的綜合系統(tǒng)，機(jī)器人控制系統(tǒng)涉及到很多學(xué)科(如計(jì)算機(jī)、機(jī)械、傳感器技術(shù)、人工智能等)。其中，機(jī)器人控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的意義。隨著機(jī)器人功能的日益復(fù)雜，如何綜合考慮模塊功能、控制性能要求，設(shè)計(jì)一個(gè)合乎要求的機(jī)器人控制系統(tǒng)，將是一項(xiàng)十分有意義的工作。11體系結(jié)構(gòu)的開(kāi)放性要求111機(jī)器人控制體系研究機(jī)器人控制系統(tǒng)，需要我們對(duì)機(jī)器人控制體系有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。機(jī)器人控制體系【l】是指控制機(jī)器人的軟件和硬件結(jié)構(gòu)，其研究主要集中在機(jī)器人控制器的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)上，通常分為功能設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。功能設(shè)計(jì)部分要完成控制功能和算法的定義，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是完成功能在軟件和硬件上的分布。從控制器的結(jié)構(gòu)來(lái)劃分，可以分為開(kāi)放式與封閉式【2】?jī)煞N。封閉式是指：基于自己的獨(dú)立結(jié)構(gòu)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，采用專用計(jì)算機(jī)、專用機(jī)器人語(yǔ)言、專用操作系統(tǒng)、專用微處理器。自機(jī)器人誕生以來(lái)，特別是工業(yè)機(jī)器人，由于采用的控制器都是開(kāi)發(fā)者獨(dú)立開(kāi)發(fā)的，結(jié)構(gòu)為封閉式，在機(jī)器人的應(yīng)用上受到了很多限$!Jt3j，無(wú)論是硬件還是軟件，都難以擴(kuò)充和更改。目前大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人都是封閉結(jié)構(gòu)的。其典型代表Puma560工業(yè)機(jī)器人，采用PDP-II作為上層主控計(jì)算機(jī)，使用專用的機(jī)器人語(yǔ)言vAL語(yǔ)言，將控制算法固化在EPROM中。在開(kāi)放式控制器體系結(jié)構(gòu)方面，國(guó)外的研究投入了大量的人力、物力，主要是集中在功能的劃分、功能之間的信息交換規(guī)范以及實(shí)現(xiàn)功能