基于MatlabRTW的排爆机器人控制系统研究

摘要

本文主要论述的是排爆机器人自动控制系统的软硬件系统组成结构。在充分研究国内外排爆机器人发展与应用的基础上，分析其结构和技术上的优缺点，制定了能实现满足项目要求的机器人控制系统。 排爆机器人控制系统由多层控制结构组成，上下位机通过数传电台实现无线通讯。人工智能控制系统层主要的任务是完成机械手轨迹规划、机器人路径规划、图像处理、信息融合处理以及信息传输任务，机器人运动控制层的任务是实现机器人各个关节的运动算法和协调控制、信息采集和信息传输。底层直流电机反馈控制的主要任务是完成直流电机的反馈控制，让机器人关节协调运动指定的位置。 排爆机器人由五个机械关节的机械手臂及运动小车组成。为了实现抓取已知目标物体的任务，文章对其进行机器人逆运动学计算。本文简要的介绍了机器人的组成和机械手臂的结构，详细的阐述了利用机器人逆运动学算法及简化几何算法求解机器人机械手臂各运动关节的运动角度的一般步骤。 排爆机器人控制系统包括机器人机械手臂和机器人运动小车的控制，本文由此确定了基于PC104嵌入式计算机、ADT650数据采集卡和五路伺服直流电机伺服控制系统组成的下位机的控制系统结构。通过对机器人单关节伺服控制系统的介绍，详细的说明的底层直流电机伺服控制系统各个组成部分的结构，包括了：直流电机、驱动电路(H桥)、PLD控制芯片、光电编码器、PID控制等。 本文重点介绍了基于MatlabRTW快速原型化开发模型，详细的说明了MatlabRTW开发排爆机器人控制模型的基本实现原理和基本开发过程，以及应用xPC目标应用环境开发机器人控制系统模型的优点等。利用MatlabRTW开发机器人控制系统模型，使之快速原型化，不但节省了机器人控制开发的时间，而且简化了软硬件结构，使控制系统稳定、可靠，修改、调速方便。最后介绍了半智能排爆机器人的人机操作界面，以及各种软硬件调试的方法和注意情况等。本文进行了几个实验分析，分别是机器人PID控制参数的调节实验和机器人控制系统的误差分析实验，以及机器人自动抓取目标物体的误差分析实验，经建立误差分析表和绘制误差分析图可知道机器人控制系统各运动轴的误差基本达到控制的要求。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章机器人控制系统概述

第三章机器人机构及其运动学控制算法

第四章机器人控制系统硬件结构

第五章基于MatlabRTW的机器人控制系统模型

第六章机器人控制系统实验

结论

参考文献

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

致谢