基于stm32的機械臂運動控制分析設(shè)計-文庫吧
2025-06-11 09:41 本頁面
【正文】 H參數(shù)如表1所示。表1 機器人連桿的DH參數(shù)連桿變換表示連桿坐標(biāo)系{i}相對于{i1}的變換，根據(jù)連桿變換的通式: （1）其中：得到各連桿之間的變換矩陣 （2） （3） （4）式中：s1,s2,s3,s4。c1,c2,cs3,c4分別表示sinθ1,sinθ2,sinθ3,sinθ4。 cosθ1, cosθ2, cosθ3, cosθ4以下同。由矩陣(1）可知：連桿變換依賴于四個參數(shù)和，其中只有一個參數(shù)是變化的，對于本文所研究的機器人，顯然只有為變量，其余三個參數(shù)為常量。 機器人運動學(xué)正解指：在已知機器人各關(guān)節(jié)變量θi(i=1,…,n)的基礎(chǔ)上，求解出機器人末端執(zhí)行器的位置矢量p和姿態(tài)矢量n,o,a的過程。將連桿變換矩陣(2)~(4)相乘，便得到了該機器人手爪的運動學(xué)方程 (5)其中，機器人手爪姿態(tài)方程為機器人手爪的位置方程為為檢驗所得結(jié)果的正確性，取θ1=90176。,θ2=0176。,θ3=90176。,θ4=0176。計算的值。結(jié)果為:與圖1所示機器人手爪的位姿完全一致，表明所得結(jié)果正確。這樣只要知道關(guān)節(jié)變量θ1,θ2,θ3和,θ4的值，就可以完全確定機器人手爪的位置和姿態(tài)。第2章 機械臂控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計作為機械臂的一個重要組成部分，手臂不僅起到支撐被抓物體、手爪和其他關(guān)節(jié)的作用，而且還可以驅(qū)動手爪抓取物體，并根據(jù)事先預(yù)定的位置將物體搬運到指定地點。機械臂的結(jié)構(gòu)形式必須基于其運動形式、動作自由度、抓取質(zhì)量、受力情況和其他的因素來確定，整個系統(tǒng)的總質(zhì)量比較大，受力也比較復(fù)雜，其運動部件的質(zhì)量直接影響到機械臂的剛度和強度。所以，進行手臂的設(shè)計時，一般應(yīng)注意下述要求：（1）剛度要大。為了避免機械臂在運動過程中發(fā)生較大的形變，要合理選擇手臂的截面形狀。（2）導(dǎo)向性要好。為了避免機械臂在運動過程中發(fā)生不必要的相對運動，臂桿最好設(shè)計成方形或是花鍵等形式。（3）偏重力矩要小。要盡可能減小機械臂運動部分的質(zhì)量。該設(shè)計根據(jù)機械臂的功能及搬運工作的任務(wù)的特點以及類型，為了使其在一定程度上具有操作的靈活性和運行性能的良好，經(jīng)過多次的比較、討論后，該設(shè)計選用多關(guān)節(jié)型的機械臂，它不僅具有動作的角度大的優(yōu)點，還可以使機械臂在更大的空間內(nèi)的運動。機械臂的自由度是一個非常重要的參數(shù)，取決于機械臂的類型及其結(jié)構(gòu)，并且在很大程度上直接決定到機械臂能否完成預(yù)定的任務(wù)。一般來說是根據(jù)機械臂的用途來設(shè)計機械臂的自由度。自由度越多的機械臂，具有更大的運動的靈活性，通用性也越強，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，難以實現(xiàn)。所設(shè)計的搬運機械臂采用四個自由度就可以完成設(shè)定的搬運任務(wù)。其中機械臂的手臂的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)四個關(guān)節(jié)以及末端手爪的開合。作為機械臂的心臟，機械臂控制器是根據(jù)程序指令和從傳感器獲得的傳感信息來控制機械臂完成事先預(yù)定的動作或任務(wù)的裝置，控制器的性能決定了機械臂控制性能的好壞。從計算機結(jié)構(gòu)、控制方式方面來劃分，機械臂控制器大約可分為3種：單CPU 集中控制方式、多CPU 分布式控制方式、二級CPU 主從式控制方式。（1）單CPU 集中控制方式：單CPU 集中控制系統(tǒng)必須是一個強大的控制系統(tǒng)，它的全部控制功能是用一臺功能強大的計算機實現(xiàn)的。HeroⅠ、RobotⅠ 等這些時代較早的機器人采用的就是這種單CPU 集中控制方式的結(jié)構(gòu)，但由于在控制的過程中需要進行大量的計算，因此這種控制方式的控制速度一般比較慢。（2）多CPU 分布式控制方式：多CPU 分布式控制系統(tǒng)的最大特點就是一個CPU負(fù)責(zé)控制一個關(guān)節(jié)軸，同時在上位機與單軸控制的CPU 之間設(shè)計了一個并行接口，其主要負(fù)責(zé)上、下位機的通信，從而保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。（3）二級主從式控制方式：該控制方式需要主從兩個CPU，即上位機和下位的單片機兩層結(jié)構(gòu)。上位機負(fù)責(zé)運動軌跡的規(guī)劃、運動學(xué)計算等任務(wù)，根據(jù)預(yù)定的位置，計算出各個關(guān)節(jié)的運動量，以指令形式傳送給下位的微處理器。下位的微處理器根據(jù)指令對各關(guān)節(jié)進行運動控制。本課題所設(shè)計的機械臂系統(tǒng)基于STM32微處理器，利用STM
數(shù)學(xué)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1