并联柔性夹具机构运动控制系统的研究

论文摘要

夹具是制约生产和制造的关键,提高焊装夹具设计效率,可以缩短生产周期,加快汽车新产品的开发,因此开发基于并联机构的柔性夹具,对汽车薄板件焊装自动化方面具有重要意义。本课题来源于国家自然科学基金项目“汽车薄板件装配柔性夹具结构创新方案与可重构设计研究”。本文主要对三套并联柔性夹具机构（分别为3-RUPR/UPS、3-UPU/UPS、3-UPU/UPU构型）的运动学和控制系统进行研究。首先结合实际生产中的应用选择了三套机构的构型,分析了三套并联机构的自由度等问题,进而对三套机构进行了运动学的分析计算,建立了机构输入与输出之间的运动学关系。基于对机构运动学的分析得到了对整套机构进行点位运动控制的控制方法,首先对三套机构进行了整体控制部分的设计和分析,进而采用了PMAC运动控制卡、众为兴四轴运动控制卡、计算机、安川和富士伺服电机、各种空气开关、继电器等,搭建的一个并行双CPU的数控系统的硬件体系。在硬件集成完成的基础上用VC++编写整个并联柔性夹具机构的核心的软件系统,包括人机交互界面的设计等,并且按照软件工程的思想划分各个功能模块。在整个控制部分完成的基础上进行系统的调试,使得整个并联柔性夹具机构正常工作,通过实验验证了数控系统软件、硬件系统的正确性以及整体的性能指标。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外在该方向的研究现状及分析
• 1.2.1 柔性夹具研究现状
• 1.2.2 并联机器人研究现状
• 1.2.3 并联机构的控制方法研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 并联柔性夹具机构运动学研究
• 2.1 引言
• 2.2 并联机构介绍及自由度计算
• 2.3 并联机构逆解求解
• 2.3.1 3-RUPR/UPS 并联机构位置逆解建立
• 2.3.2 3-UPU/UPS 并联机构位置逆解建立
• 2.3.3 3-UPU/UPU 并联机构位置逆解的建立
• 2.4 利用求导法求解并联机器人雅可比矩阵
• 2.5 本章小结
• 第3章 并联柔性夹具机构控制系统硬件结构
• 3.1 引言
• 3.2 控制系统硬件总体方案
• 3.2.1 控制系统的逻辑结构
• 3.2.2 控制系统硬件结构
• 3.3 控制系统各组成部分结构
• 3.4 本章小结
• 第4章 并联柔性夹具机构软件开发
• 4.1 引言
• 4.2 控制系统软件总体设计
• 4.3 控制系统软件各组成部分结构
• 4.3.1 人机界面及代码编译
• 4.3.2 运动控制模块及辅助功能模块
• 4.3.3 机构调试模块
• 4.4 本章小结
• 第5章 并联柔性夹具机构插补及样机实验
• 5.1 引言
• 5.2 并联柔性夹具机构的插补
• 5.3 并联柔性夹具机构样机及相关实验
• 5.3.1 并联柔性夹具机构样机
• 5.3.2 系统演示实验
• 5.3.3 工作空间验证实验
• 5.3.4 系统精度测试方法
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢