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基于步进式电机控制的四维机器人的研究与应用

2020-12-01阅读(929)

基于步进式电机控制的四维机器人的研究与应用

论文摘要

随着我国数据通信网络建设和数据通信业务的蓬勃发展,以及用户故障申告的增多,原始人工配测方式不仅大大的增加了测试人员的工作强度,同时也影响了故障的响应和处理速度,但如果对整个电信系统的所有相关硬件进行全面升级,成本将数以亿计。就目前已知的资料,针对如何实现电信测试工作的全自动化的问题,在国内尚缺少相关研究。本课题从电信领域现有的硬件环境及需求出发,分析目前电信的各类测试方式的不足,从而提出了基于步进式电机控制的四维机器人的方式来进行测试,此方式使得电信测试工作能够全自动化运行,无须人工干预,能够大大提升工作效率及能够大幅度减少故障响应时间。机器人通过步进式电机的控制进行X轴、Y轴、Z轴、旋转等四个方向的运动,同时通过视频定位技术与步进式电机的等步细分技术相结合,使得位于机器人顶端的测试探头能够快速、精确地找到相应的模块。本课题的创新点在于:1.是机器人技术在电信测量领域的首次应用;2.采用了基于彩色摄像头的定位技术及粗精双重定位技术,大大减少了生产成本;3.采用了机构小型化技术,使机器人能够广泛应用于各种配架类型;4.柔顺插塞机构设计和采用。目前机器人首次定位成功率达到了98%以上,二次定位成功率达到了100%。机器人已在上海电信投入运行,并获得了中国电信集团的科技进步三等奖。基于步进式电机控制的四维机器人开发成功,标志着机器人技术已经成功在电信测试领域走向实用阶段。机器人作为一种有效、可靠的抓线设备,有很好的应用前景。机器人机电结合的新概念,在技术上具有前瞻性。它改变了固网近百年来的线路测试方式,不但彻底解决了ADSL宽带测试、高频互干的问题,还从根本上永久解决了固网通信测试中所有业务统一抓线的问题。随着无人局、POP点的大量建设,抓线机器人的应用更显现出其提高固网运维水平的优越性。它不仅能为固网通信的全程全网自动测试提供了技术保证,还能提高固网通信运维效率,为固网运维管理提供了新的模式。机器人为固网通信线路测试提供了唯一的测试切入点及统一的测试参数标准,为统一故障判断提供了有力的技术保障。机器人将大量人力从多种设备操作的繁重、单调的测量室工作中解放出来,降低了工作人员的劳动强度,提高了工作效率,有助于达到“减员增效”的目的;省去了测试总线设备、测试设备、测试设备接口、和其他支持系统接口的投资;减少测试设备的维护成本和人力成本;不仅能缩短故障响应时间,还能使全网所有业务的例行测试成为可能,有助于改变运维观念,达到对故障防患于未然,提高电信的服务质量;在日益激烈的市场竞争中增强竞争力的目标,帮助电信顺利转型,并由此建立了一种全新的管理模式。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 1. 绪论
  • 1.1 课题的提出
  • 1.2 课题研究目标、研究内容
  • 1.2.1 研究的内容
  • 1.2.2 研究的目标
  • 1.2.3 关键的技术
  • 1.3 系统的整体设想
  • 1.4 系统的整体要求
  • 1.5 本人的工作
  • 2. 系统的设计
  • 2.1 系统基本工作流程
  • 2.2 系统的设计
  • 2.3 系统的基本组成
  • 2.3.1 机器人控制硬件系统
  • 2.3.2 机器人控制软件系统
  • 2.3.3 机器人安全防护系统
  • 2.4 主要技术参数
  • 2.5 本章小结
  • 3. 关键技术
  • 3.1 机构小型化技术
  • 3.2 高精度视频定位技术
  • 3.3 粗精双重定位技术
  • 3.4 柔顺插塞机构设计和采用
  • 3.5 运动控制技术
  • 3.6 本章小结
  • 4. 系统的实现
  • 4.1 功能及流程
  • 4.1.1 功能要求
  • 4.2 机构功能的实现
  • 4.2.1 机器人运动动作次序
  • 4.2.2 工作环境对机器人约束
  • 4.2.3 机器人系统结构
  • 4.2.4 机器人整体结构设计
  • 4.2.5 X 轴的设计
  • 4.2.6 Y 轴的设计
  • 4.2.7 R 转动轴的设计
  • 4.2.8 Z 轴的设计
  • 4.2.9 插塞的设计
  • 4.3 控制原理
  • 4.3.1 控制系统实现原理
  • 4.3.2 控制系统配置
  • 4.3.3 适应工作环境和提高机器人可靠性的措施
  • 4.3.4 控制系统其它功能
  • 4.4 步进式电机的结构与原理
  • 4.4.1 步进式电机的发展历史
  • 4.4.2 步进式电机的工作原理
  • 4.4.3 步进电机的一些特点
  • 4.4.4 步进电机的驱动技术
  • 4.4.5 步进电机的等步细分
  • 4.4.6 本项目采用的步进电机
  • 4.5 视频定位处理
  • 4.5.1 广义中值滤波理论
  • 4.5.2 改进的矢量中值滤波方法
  • 4.5.3 实时中值滤波器的实现
  • 4.5.4 噪声点进行迭代中值滤波
  • 4.6 本章小结
  • 5. 测试报告
  • 1. 测试内容
  • 2. 测试记录
  • 6. 总结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文目录

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