同型异构机器人运动控制实验教学平台设计  

Design of isomeric robotic motion control experimental teaching platform

作　　者：刘凉[1] 宋会 杨秀萍[1] 赵新华[1] 武刚[1] 张涛 LIU Liang;SONG Hui;YANG Xiuping;ZHAO Xinhua;WU Gang;ZHANG Tao(Tianjin Key Laboratory for Advanced Mechatronic System Design and Intelligent Control,National Demonstration Center for Experimental Mechanical and Electrical Engineering Education,School of Mechanical Engineering,Tianjin University of Technology,Tianjin 300384,China)

机构地区：[1]天津理工大学机械工程学院机电工程国家级实验教学示范中心天津市先进机电系统设计与智能控制重点实验室,天津300384

出　　处：《实验技术与管理》2022年第8期130-136,共7页Experimental Technology and Management

基　　金：天津理工大学2020年教学基金重点项目(ZD20-03);2021年教育部产学合作协同育人项目(202101205005);2020年教育部产学合作协同育人项目(202002009018);天津市重点研发计划科技支撑重点项目(20YFZCGX01050)。

摘　　要：机器人的构型优化设计与运动控制是提高制造业生产效率和水平的核心技术。文章设计了一种开放性同型异构机器人运动控制实验教学平台,提供了不同类型的静平台基座、关节构件、偏置构件和末端执行器,以及可回读位置的舵机、外部传感器和基于STM32构建的运动控制器。根据自由度数要求,学生可利用该平台自主设计并实现类型相同、结构互异的机器人本体模型,采用三维软件和MATLAB对运动学模型、工作空间进行仿真并验证其可行性,设计机器人运动轨迹插补算法,并实现规定场景运动控制。Optimal robotic configuration design and motion control is the key to the production efficiency and level of machinery industry. An open experimental teaching platform for motion control of isomeric robots was designed in the paper. The platform provides different types of bases, joints, offsets, end-effectors, steering gears with position feedback, external sensors and motion controller based on STM32. The students can use the platform to develop the robots independently with the same function and different structures. The kinematics and workspace can be simulated and verified by 3D software and MATLAB. The trajectory interpolation algorithm and motion control are then designed for the specified application.

关 键 词：机器人 新工科 运动控制 结构布局 运动学仿真 

分 类 号：TP242[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]