SCARA机器人及其远程控制系统的研究

论文摘要

机器人在工业生产中得到了广泛的应用,其中SCARA机器人应用非常广泛。本文首先以SCARA机器人为对象,采用机器人杆件参数表示法--D-H方法建立了SCARA机器人的D-H连杆坐标系和杆件参数,通过齐次坐标变换建立其运动学模型包括正运动学方程,求解逆运动学方程时采用了简单直观的几何法求解,避免了通常采用的逆乘矩阵法,并建立了雅可比矩阵;研究了机器人直线和圆弧插补算法,并在VC++环境下实现了机器人的直线、圆弧插补运动控制功能。在动力学方程的基础上,对SCARA机器人的时间最优轨迹规划进行了研究,给出了SCARA机器人的时间最优轨迹规划算法,具有较高的应用价值。现有的机器人远程控制系统大多以PC作为平台,PC是没有针对性的通用平台,冗余度多,成本高,也容易遭受病毒攻击。本文对以嵌入式系统为载体对机器人远程控制系统进行初步研究,并以SCARA机器人为远程控制系统的具体对象,把机器人控制机作为服务器端,在VC++环境下使用socket技术实现了服务器端程序;把嵌入式系统作为远程客户操作端,裁减了Linux内核,在嵌入式系统上移植了QT软件环境,使用socket技术实现了远程客户端程序,初步开发出基于嵌入式系统的机器人远程控制系统。以开源操作系统为软件基础,通过简单、便携、低成本的嵌入式控制终端实现机器人的远程控制。本课题的研究对形成自主知识产权和核心竞争力的远程控制系统,具有重要意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外的发展与应用
• 1.2.1 机器人的现状和应用
• 1.2.2 远程机器人的现状
• 1.3 本课题的来源、研究目的及意义
• 1.4 机器人控制系统整体方案
• 1.5 研究内容
• 第2章 机器人运动学分析
• 2.1 概述
• 2.2 D-H坐标系的确定和A矩阵
• 2.3 SCARA机器人运动学分析
• 2.3.1 SCARA机器人正运动学分析
• 2.3.2 SCARA机器人逆运动学分析
• 2.4 SCARA机器人末端速度与关节速度的关系
• 2.5 本章小结
• 第3章 机器人轨迹规划
• 3.1 引言
• 3.2 关节空间轨迹规划
• 3.3 直角坐标空间轨迹规划
• 3.3.1 直线插补算法
• 3.3.2 平面圆弧插补算法
• 3.3.3 空间圆弧插补算法
• 3.4 时间最优轨迹规划
• 3.5 本章小结
• 第4章 机器人远程控制系统
• 4.1 概述
• 4.2 机器人控制机端
• 4.3 远程客户端
• 4.3.1 系统硬件平台
• 4.3.2 系统软件平台
• 4.3.3 内核编译
• 4.3.4 文件系统制作
• 4.3.5 GUI开发环境的建立
• 4.4 程序设计
• 4.4.1 机器人控制机程序设计
• 4.4.2 远程控制端程序设计
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢