基于MSRS的AS-MRobot机器人运动控制研究

论文摘要

机器人控制系统是机器人信息处理和控制的主体。随着机器人在各行各业上的广泛应用,机器人已成为生活生产系统中的一个常用的工具。面向非制造业的先进机器人的研究、开发和应用是二十一世纪机器人主要发展方向之一,因此创造一个新的软件开发环境组件,为提供机器人产业共同体而设计的软件开发系统平台十分必要。为此本文提出了一种基于Microsoft Robotics Studio （MSRS）平台实现AS-MRobot机器人运动控制的软件系统。AS-MRobot机器人是一种串联式模块化多自由度机器人,对AS-MRobot机器人的运动控制是建立在基于MSRS平台上的CAN-bus的分布式控制。本文首先介绍了MSRS平台的一些核心技术,为了实现控制平台系统多节点协同处理和可重用功能,深入研究了MSRS平台的并发协调运行时（CCR）和分布式软件服务（DSS）；然后对一种3自由度AS-MRobot机器人的运动学进行了详细的分析,计算了该机器人的运动学正逆解,接着对AS-MRobot机器人进行轨迹规划分析研究；最后,根据上述分析,基于MSRS平台和AS-MRobot API设计了机器人控制系统,根据控制任务要求,通过编程和调用一系列API实时生成关节轴系的规划作业任务数据,并通过数据传输总线送至各底层运动控制器来控制AS-MRobot机器人的各关节转动,‘从而实现了对AS-MRobot的运动控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文选题背景、目的及意义
• 1.2 主要研究技术的国内外发展现状与趋势
• 1.2.1 机器人运动控制技术现状
• 1.2.2 机器人运动控制技术发展趋势
• 1.3 主要研究的目的及内容
• 1.4 小结
• 第2章 MSRS平台的核心技术分析
• 2.1 MSRS的特点
• 2.1.1 MSRS环境关键特性和优点
• 2.1.2 跨越多种不同的硬件平台
• 2.1.3 广泛的面向大众用户、多语言开发
• 2.2 基于.Net的服务运行时
• 2.2.1 CCR并发协调运行时
• 2.2.2 DSS分布式软件服务
• 2.2.3 REST应用模型
• 2.3 小结
• 第3章 AS-MRobot机器人的运动学分析
• 3.1 数学基础
• 3.1.1 动系的位姿表示
• 3.1.2 齐次坐标变换
• 3.2 AS-MRobot机器人运动学模型的建立
• 3.2.1 杆件坐标系的建立
• 3.2.2 AS-MRobot机器人D-H坐标系的建立
• 3.3 AS-MRobot机器人正运动学分析
• 3.4 AS-MRobot机器人逆运动学分析
• 3.5 小结
• 第4章 AS-MRobot机器人的轨迹规划
• 4.1 机器人轨迹规划分析
• 4.1.1 轨迹规划的一般性问题分析
• 4.1.2 轨迹规划涉及的主要问题分析
• 4.2 AS-MRobot轨迹规划方法及插值计算
• 4.2.1 关节空间轨迹规划
• 4.2.2 笛卡尔空间轨迹规划
• 4.3 小结
• 第5章 AS-MRobot机器人的运动控制
• 5.1 AS-MRobot的控制系统结构设计
• 5.1.1 控制系统类型的可行性分析
• 5.1.2 控制系统的工作原理分析
• 5.1.3 AS-MRobot的控制系统模型
• 5.2 AS-MRobot机器人控制实现
• 5.2.1 主控计算机PC应用程序实现
• 5.2.2 AS-MRobot机器人运动实现
• 5.3 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢