协作型机器人的相关技术研究是全球工业机器人行业的研究热点之一,机器人控制系统对协作型机器人的性能起关键性作用。鉴于目前市场上成熟的机器人控制系统存在成本高、应用功能受限、底层控制算法不开放等问题,本课题基于CAN总线进行了协作型六轴机器人控制系统的开发设计,对机器人运行过程中涉及的运动学问题、碰撞检测问题、轨迹规划问题提出了解决算法,实现了六轴机器人的基本运动功能。本课题的主要工作内容如下:(1)研究了如何在STM32F407ZGT6控制芯片和科尔摩根关节模组之间建立CAN总线通信的问题。对STM32F407ZGT6控制芯片和六个关节模组组成的CANopen网络进行了配置,在CANopen协议框架下实现了控制芯片对关节模组的控制,并在单个关节模组伺服电机实现循环同步位置模式的基础上,完成了六轴联动控制。(2)运用机器人运动学理论分析了协作型六轴机器人各个关节变量与末端执行器位姿之间的关系,即机器人运动学问题。建立起协作型六轴机器人的运动学模型(D-H模型),给出正运动学、逆运动学的求解方法。对同一末端执行器位姿对应的多组逆解采用“加权最短行程准则”进行筛选,得到最优逆解。(3)建立了协作型六轴机器人的碰撞检测模型。在运动轨迹规划完成后,判断轨迹中的每个插补点是否会发生碰撞,如果不发生碰撞,六轴机器人可以按照规划轨迹正常作业。(4)提出一种面向六轴机器人的位姿同步加减速算法,实现了六轴机器人末端执行器位置轨迹和姿态轨迹的同步规划。在位姿同步加减速算法的基础上完成了空间直线轨迹插补和空间圆弧轨迹插补两种空间连续轨迹插补控制。(5)进行了协作机器人碰撞检测算法、典型多路径衔接模型轨迹规划、空间直线轨迹插补方法和空间圆弧轨迹插补方法的仿真实验;在搭建的测试平台上进行了“机器人按键”实验。实验结果表明,六轴机器人完成了的按键操作,验证了上述方法具有工程实用性。