【摘 要】
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我国工业的快速发展和人工成本的不断上升,对制造业生产模式产生了巨大影响。因DELTA并联机器人具有结构简单、重量轻、精度高和速度快等优点,近年来制造业对其需求不断上升,并广泛应用于食品、3C、医疗等领域。本文以三自由度DELTA并联机器人为研究对象,以工业以太网EtherCAT为基础,主要对三自由度DELTA并联机器人运动学分析、伺服系统、响应速度和运动控制等方面进行了研究。主要研究内容如下:（1
【基金项目】
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山西省重点国别科技合作项目:“高速并联装箱机器人研制”（项目编号201903D421015）
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我国工业的快速发展和人工成本的不断上升,对制造业生产模式产生了巨大影响。因DELTA并联机器人具有结构简单、重量轻、精度高和速度快等优点,近年来制造业对其需求不断上升,并广泛应用于食品、3C、医疗等领域。本文以三自由度DELTA并联机器人为研究对象,以工业以太网EtherCAT为基础,主要对三自由度DELTA并联机器人运动学分析、伺服系统、响应速度和运动控制等方面进行了研究。主要研究内容如下:（1）机构运动学分析。分析了三自由度DELTA并联机器人的结构和自由度,在明确杆件间约束关系的基础上,建立了运动学模型,通过化简得到了运动学方程,完成了DELTA并联机构的正、逆运动学求解,通过分析正运动学求解结果,确定了唯一解。通过仿真分析,验证了运动学正逆解的正确性。验证了三自由度DELTA并联机器人的工作空间。（2）EtherCAT总线及伺服系统设计。通过解读与分析EtherCAT技术原理,搭建了EtherCAT主站,设计了EtherCAT从站部分硬件。伺服系统部分,对电源供电电路、伺服电机接线、编码器接线等进行设计。（3）利用VS平台和C#语言开发了控制系统主站软件。对通讯、参数定义、运动控制等模块进行编译,并封装进dll文件。以dll函数工具库为基础,开发了控制系统软件界面及功能,测试了系统的通讯、总线初始化、参数定义和运动控制等功能。（4）实验验证。利用Wireshark软件对EtherCAT总线通讯和主从站数据通讯进行抓包实验,实验结果证明本文设计的控制系统的通讯具有较高的实时性。对三自由度DELTA并联机器人进行了运动控制实验,通过分析编码器反馈数据,证明了系统具有较高的定位精度。实验中控制系统成功驱动三自由度DELTA并联机器人完成了直线插补、空间圆弧和连续插补运动。实验结果表明本文设计的控制系统具有一定的可靠性。
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