六自由度关节式机器人控制系统开发

六自由度关节式机器人已广泛应用与工业生产、航空航天、机器制造等领域。本文介绍了国内外工业机器人的发展现状及其趋势,通过对六自由度关节式机器人运动学、动力学分析以及轨迹的规划进行分析,建立六自由度机器人的三维仿真模型,完成该机器人的控制系统的开发设计。设计四轴搬运机器人本体及系统硬件,并将开发的六自由度关节式机器人控制系统稍作调整后实际应用到搬运机器人上。本文建立了机器人连杆坐标系并获得D-H参数,推导出机器人正运动学和逆运动学计算公式。采用编程语言实现整套算法,使其可以用于六自由度关节式机器人控制系统中。建立了机器人任务空间和关节空间轨迹构造方法,推导出三维空间直线、圆弧构造方程。详细介绍了控制软件的总体设计以及和OpenGL进行机械手模型的三维显示具体操作方法。充分利用OpenGL的实时交互性,实现了模拟仿真工业机器人的示教再现过程。控制系统中实现了六自由度关节式机器人的正逆运动学计算模块、轨迹规划模块以及信息反馈模块。实际设计开发了一台四自由度搬运机器人,完成搬运机器人的结构设计、辅助结构设计以及系统硬件的集成工作,并将所设计的控制系统通过调整后应用于搬运机器人控制当中,通过实践表