开放式机器人控制系统的研究

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随着机器人技术的发展,新类型的机器人不断出现,机器人需要完成更加复杂多变的任务,其工作环境也有极大的不确定性。由于传统机器人控制系统采用的是封闭式设计方式,针对的是具体机器人,将软件和硬件紧密耦合,这种设计思想已经很难适应当今时代的需要。开发具有开放式结构的标准化、网络化、模块化机器人控制系统是当前机器人控制领域研究的一个发展方向。按模块化方法设计,系统由多种功能模块组成,各模块完整而单一,具有开发周期短、开放性好、易于修改、重构的特点。各功能模块之间采用标准总线方式通讯,一方面提高了各模块之间数据传输效率,增加了系统的可靠性、稳定性;另一方面将网络化引入机器人控制系统,扩展了机器人系统的功能,提高了机器人系统的使用价值。   本文探讨了解开放式系统的特性,通过对模块化机器人运动控制系统关键技术的分析,设计了具有上述特点的开放式机器人控制系统,并对控制系统中的具体模块进行了定义和基本功能的实现。将本系统与当今主要的几个机器人控制系统进行比较。并以AS-MRobotE关节机器人为例,运用D-H方法对关节机器人进行了运动学分析,并采用关节空间法和笛卡尔空间法详细规划了机器人的运动轨迹,在充分研究了开放式机器人的体系结构基础上,给出了本开放式机器人控制系统的软件模式。采用了VC和Matlab之间的引擎调用技术,使用Matlab编程实现对AS-MRobotE机器人的三维图形仿真,提高了系统的易开发性和实用性。由于软件的开放式结构,用户或第三方可方便地进行二次开发,扩充其应用功能。最后,本文以本实验室的AS-MRobotE关节机器人为实验对象,对控制系统的核心模块运动控制模块进行了实验,论证本文提出的机器人控制系统的有效性。
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