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(1)研究了一种可靠性好、抗干扰性强的实时工业以太网技术—EtherCAT。分析了EtherCAT的通信协议,通过TwinCAT搭建了主站和从站,完成对六轴工业机器人的控制。
(2)根据D-H建模理论得到六轴工业机器人的模型,分析了六轴工业机器人的正运动学和逆运动学,并推导出逆运动学的解析解。通过雅可比矩阵的不可逆,推导出六轴工业机器人的奇异位,划分了关节属性,根据关节属性选取逆运动学多重解中的一组并通过Matlab平台进行仿真验证。
(3)六轴工业机器人的轨迹规划，分析了关节空间中的速度约束和加速度约束的插值算法,采用启发函数的方法解决中间点速度、加速度的指定问题。分析了笛卡尔空间中的直线插补和圆弧插补,将圆弧插补与起终点定的优劣弧联系起来,简化了判断的条件。
(4)为六轴工业机器人设计了PI+重力补偿的控制器。利用Mathematic平台,通过拉格朗日方程推导出各个关节的重力矩的解析式,仿真出重力矩的变化范围。并且通过对瞬时电流的积分来估算电机的热能,对控制器的输出进行了饱和限制,旨在确保电机的温度不会过高而烧毁。
(5)为机器人设计了控制系统软件,采用了模块化的思想将任务分为运动控制模块和Visualization模块。介绍了整体的控制架构,控制功能任务分配,各模块的实现方法,并且通过实例来进行验证。
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