一種五自由度機(jī)械手控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、本設(shè)計為一種五自由度機(jī)械手的控制系統(tǒng)，系統(tǒng)以日本三菱公司早年生產(chǎn)的RV-M1C機(jī)械手為控制對象（原控制系統(tǒng)已損壞，無法修復(fù)）?？刂葡到y(tǒng)主要是由PC機(jī)、PLC、觸摸屏、編碼信號適配板等組成。PC機(jī)作為主上位機(jī)用于完成機(jī)械手位姿的運算及控制指令的發(fā)送，觸摸屏作為輔助上位機(jī)，使系統(tǒng)可脫離PC機(jī)完成相關(guān)參數(shù)的設(shè)定及指令發(fā)送。PLC是核心控制模塊，一方面接收來自于PC機(jī)、觸摸屏的位姿參數(shù)及控制指令，另一方面通過編碼信號適配電路對機(jī)械手各關(guān)節(jié)電機(jī)的

2、編碼信號進(jìn)行采集處理，同時執(zhí)行PLC用戶程序給出各關(guān)節(jié)電機(jī)的控制信號。系統(tǒng)通過上位機(jī)與下位機(jī)的配合，以半閉環(huán)的方式控制機(jī)械手實現(xiàn)指定的動作。當(dāng)指定機(jī)械手末端執(zhí)行裝置目標(biāo)位置的空間坐標(biāo)后，通過輔助切線的方法，分別求出肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動的取值范圍，列出空間坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矢量方程，確定末端執(zhí)行器能夠到達(dá)指定空間坐標(biāo)的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)的取值組合，最后根據(jù)“大臂小動、小臂大動”的原則，求出機(jī)械手的最佳位姿。用該方法求解位姿不需要使用運動學(xué)方程

3、正解的結(jié)果，而且程序編寫更為簡單，運算速度更快。位姿的求解運算通過C#編寫的算法程序在PC機(jī)中完成。PLC對各關(guān)節(jié)電機(jī)編碼信號的接收由一個高速計數(shù)器配以相應(yīng)的選通信號實現(xiàn)。為提高運行速度，PC機(jī)與PLC間的數(shù)據(jù)傳送采用直接讀寫PLC相關(guān)軟器件的方式。該控制系統(tǒng)可用于工業(yè)生產(chǎn)中相同結(jié)構(gòu)的五自由度機(jī)械手的實際控制，同時，由于其模塊式開放設(shè)計的特點，也適合作為學(xué)生學(xué)習(xí)機(jī)械手相關(guān)課程的實驗平臺，給各層次的學(xué)生提供由動作控制到位姿算法的由簡單到復(fù)