基于FPGA的六自由度机器人机械手臂的插补控制系统研究
| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5-6页 |
| 1 绪论 | 第9-13页 |
| 1.1 引言 | 第9页 |
| 1.2 国内外机械手臂的发展现状 | 第9-10页 |
| 1.3 机械手臂插补控制的研究现状 | 第10-11页 |
| 1.4 研究的目的及意义 | 第11-12页 |
| 1.5 课题研究内容与论文框架 | 第12-13页 |
| 2 六自由度机械手臂的运动学分析 | 第13-21页 |
| 2.1 工业机器人 | 第13-14页 |
| 2.1.1 机械手臂的分类 | 第13页 |
| 2.1.2 机械手臂的结构 | 第13页 |
| 2.1.3 机械手臂的奇异位形 | 第13-14页 |
| 2.2 机械手臂控制器设计的原则 | 第14页 |
| 2.3 六自由度机械手臂的运动学分析 | 第14-19页 |
| 2.3.1 D-H法建立机械手臂的直角坐标系 | 第14-17页 |
| 2.3.2 运动学正解 | 第17-18页 |
| 2.3.3 逆运动学分析 | 第18-19页 |
| 2.4 机械手臂的奇异位形回避 | 第19-20页 |
| 2.5 本章小结 | 第20-21页 |
| 3 实时插补的NURBS曲线理论研究 | 第21-32页 |
| 3.1 常用的机械手臂控制插补曲线 | 第21-22页 |
| 3.2 NURBS曲线理论 | 第22-25页 |
| 3.2.1 NURBS曲线的表示形式 | 第22-23页 |
| 3.2.2 NURBS的参数性质 | 第23-24页 |
| 3.2.3 NURBS的计算方法 | 第24-25页 |
| 3.3 插补方式的选取 | 第25-27页 |
| 3.3.1 脉冲增量插补 | 第26页 |
| 3.3.2 数据采样插补 | 第26-27页 |
| 3.4 NURBS插补预处理 | 第27-28页 |
| 3.5 De-Boor算法的实时处理 | 第28页 |
| 3.6 插补误差约束 | 第28-29页 |
| 3.7 自适应插补控制及速度规划 | 第29-30页 |
| 3.8 算法的仿真验证 | 第30-32页 |
| 4 基于FPGA的插补控制器设计 | 第32-45页 |
| 4.1 系统的结构 | 第32-33页 |
| 4.2 插补控制器的模块设计 | 第33-40页 |
| 4.2.1 USB2.0 驱动的设计 | 第33-35页 |
| 4.2.2 单轴脉冲输出模块 | 第35-37页 |
| 4.2.3 NURBS插补模块 | 第37-40页 |
| 4.2.4 速度控制模块 | 第40页 |
| 4.3 插补控制器的设计 | 第40-41页 |
| 4.4 仿真与数据分析 | 第41-44页 |
| 4.5 本章小结 | 第44-45页 |
| 5 插补控制系统的设计 | 第45-52页 |
| 5.1 人机交互界面 | 第45-46页 |
| 5.2 硬件电路的设计 | 第46-48页 |
| 5.2.1 硬件的整体功能 | 第46-47页 |
| 5.2.2 FPGA及其外部接口 | 第47页 |
| 5.2.3 通信电路 | 第47-48页 |
| 5.3 硬件PCB设计 | 第48-51页 |
| 5.3.1 原理图的设计 | 第48-51页 |
| 5.3.2 PCB多层板设计 | 第51页 |
| 5.4 本章小结 | 第51-52页 |
| 6 插补系统的联机调试 | 第52-56页 |
| 6.1 模块的连接调试 | 第52-53页 |
| 6.2 系统的联机调试 | 第53-56页 |
| 结论与展望 | 第56-58页 |
| 致谢 | 第58-59页 |
| 参考文献 | 第59-62页 |
| 附录A 附图 | 第62-64页 |
| 攻读学位期间的研究成果 | 第64页 |
