【摘 要】
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弧焊加工是工业机器人非常重要的应用领域之一，随着汽车、航空、船舶、机械工程等产业的发展，对弧焊机器人的需求也越来越高。目前弧焊机器人的核心技术主要是由国外机器人公司
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弧焊加工是工业机器人非常重要的应用领域之一，随着汽车、航空、船舶、机械工程等产业的发展，对弧焊机器人的需求也越来越高。目前弧焊机器人的核心技术主要是由国外机器人公司掌握，并对国内各科研院所严格保密，因此研究具有自主知识产权的弧焊机器人对于提高民族企业竞争力有着重要的意义。本文以弧焊机器人为例讨论了工业机器人控制系统的软件设计，实现了弧焊机器人控制系统的运动学算法，针对关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划算法，人机交互界面的开发，控制系统和伺服驱动器的通讯等问题进行了研究。 本研究主要内容包括：⑴介绍了工业机器人建立坐标系的一般方法，基于 D-H参数建立了弧焊机器人运动学模型，分析了弧焊机器人的正运动学，采用几何法和解析法相结合的方法求解了逆运动学方程，推导出各关节变量的解析公式；在分析工业机器人常用的轨迹规划方法基础上，分别对弧焊机器人在关节空间和笛卡尔空间的轨迹进行了规划。⑵阐述了RTX（Real-Time eXtension）实时系统的架构，及其主要功能模块的实现方式。重点叙述了高精度时钟、定时器、共享内存、线程优先级等几个主要模块，通过编写测试程序测试 RTX系统的实时性能。⑶对控制系统的设计及实现方法进行了研究并详细说明了实现过程，采用模块化设计，将控制单元按功能划分为人机交互界面模块、共享内存模块、通讯模块、定时器模块、轨迹规划模块、插补运算模块，研究并实现了各个模块的具体功能，完成了基于RTX的弧焊机器人控制系统的基本功能。⑷通过实验测验了控制系统的性能指标，实现弧焊机器人的控制任务，并根据实验结果分析了基于 RTX弧焊机器人控制系统存在的不足，提出改进方向。
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