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仿人双臂护理机器人控制系统的研究
本课题结合实际需求,针对双臂护理机器人多轴耦合联动运行的控制需求,提出了一种基于倍福TwinCAT3设计PLC运动控制程序与电子齿轮功能来实现多自由度耦合控制的新方法,研发了一套仿人双臂护理机器人的控制系统。根据护理机器人的双机械臂和腰关节结构设计以及运动规律,采用改进D-H建模法建立双臂护理机器人数学模型并进行运动学分析,建立相关关节变量变换矩阵;重点研究双臂的肩关节、肘关节与腕关节的运动关系,单独建立了数学模型并进行逆运动学分析,根据设定的双臂末端位置坐标进行逆运动学求解,得到左右臂六个关节的扭转角;基于EtherCAT总线通信协议完成多台伺服驱动器、电机与控制器的硬件连接与通信;应用上位机软件完成IO口物理轴配置与NC轴界面控制调试以后,编写PLC程序实现软件运动控制;编写PLC运动控制程序代码,调用使能、相对位置设定、电子齿轮等功能块实现护理机器人多关节轴耦合联动;其中重点设计电子齿轮功能块,根据逆运动学分析求解的双臂六个关节的扭转角设计主从轴与电子齿轮耦合因数,实现各关节轴能够按照计算的扭转角运行,使护理机器人双臂能够到达设定位置。
最后采用 ...

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关键词：控制系统 机器人 伺服驱动器 运动控制 数学模型