各国正加大对绿色能源应用的投入,这其中就包括如何提高太阳能发电站中光伏板的寿命和效率。本课题的研究目标就是将机械臂作为执行单元应用到光伏板的清理工作中。利用机械臂的多自由度让其手部沿着预定的轨迹移动,手部前端连接的清理装置负责对光伏板进行清洗,使其在降低人力成本支出的同时清洗效率得到明显改善。本文在研究了国内外相关机械臂的基础上,根据设计要求对机械臂结构进行设计,确定相关参数,并对位移传感器和电机进行选型。应用D-H法拟定连杆的坐标系及相关参数,之后采用坐标系之间转换得出运动学方程,接着在已知方程的基础上计算正/逆解,再利用Matlab软件仿真。分析清理装置移动路线,对其进行轨迹规划设计。将空间移动时的路线分为三部分,分别使用4-3-4次多项式进行规划。在清理作业时清理装置接触光伏板过程中增加一个模式切换位置,切换过程使用5次多项式,使清理装置由高速切换为低速接近光伏板。清理装置自动调资过程使用ɑ是对称三角形的S型速度曲线。建立机械臂动力学模型。根据机械臂控制系统的需求,提出了基于“PC机+运动控制器+伺服驱动”为核心的闭环控制系统方案。对关节位置控制采用“位置环+速度环+电流环”的三环系统控制结构。对机械臂采用PD控制结构。分别对两种控制结构进行建模及仿真,结果均满足控制要求。