基于虚拟仪器的五自由度机器人手臂的设计与控制.pdfVIP

学兔兔 《仪器仪表与分析监测~2010年第2期 基于虚拟仪器的五自由度机器人手臂的设计与控制 Design and Control of 5 Freedom Robot·arm Based on Virtual I nstrument 李 潍 (东南大学仪器科学与工程学院 江苏南京 210096) [摘要] 介绍了基于虚拟仪器的五自由度机器人手臂的控制方法。虚拟仪器的概念是对传统仪器概 念的突破，是计算机系统与仪器系统相结合的产物。机器人手臂在很多领域得到广泛应用。 [关键词] 虚拟仪器；机器人手臂；控制 [中图分类号] TP 241 [文献标志码] B 人们对机器人的幻想与追求已有3000多年的 便于二次开发。在开发时，还应遵循高效性、规范 历史，人类希望制造一种像人一样的机器，代替人 性、稳定性等原则。 类完成各种工作…。多自由度机器人手臂的运动 系统的总体框图如图1所示： 与动作控制是机器人研究领域中一个重要方向。 它的任务是协助或取代人类的工作 。 虚拟仪器代表着仪器发展的最新方向和潮流。 虚拟仪器打破传统仪器由厂家定义功能、用户无法 改变的固定模式，是现代仪器技术和计算机技术相 结合的产物 。虚拟仪器突出了“软件即仪器”的 特色，用户可根据需要，随心所欲地设计与改进。 作为大学生实验创新平台的项目，利用虚拟仪器对 多自由度机器人手臂的控制研究具有积极的意义。 1 系统设计概述 图1 基于虚拟仪器的多自由度机器人 手臂控制系统的结构原理图 1．1系统设计背景 本课题源于实验室大学生实践创新平台项目。 2 系统硬件层 系统的功能是通过虚拟仪器的友好界面，借助于运 2．1 系统总线选择 动控制模块和运动控制卡接口，对具有六个关节五 虚拟仪器的设计，首先要选择合适的总线与控制 个自由度的机器人手臂进行控制。 系统。正确的总线十分重要，能够影响系统的性能、 1．2 系统设计原则 便携性等诸多因素。虚拟仪器有以下几种总线形式： 1)模块化设计原则。系统按照功能可分为上位 1)基于GPIB总线方式的虚拟仪器。通用接口总 机控制模块，运动控制器及运动控制卡接口模块，多 线，是传统测试仪器在数字接口方面的延伸和扩展。 自由度机器人手臂的相关接口及驱动电路模块。 2)基于VXI总线方式的虚拟仪器。VXI总线 2)用户界面简单友好型原则。用户界面是与 具有标准开放、结构紧凑，数据吞吐能力强、定时和 用户直接交互的部分，良好的用户界面可最大限度 同步精确、模块可重复利用、众多厂家支持等优点。 的发挥系统的功能 ]。