挖掘机器人规划控制方法与技术的研究

本文在综合分析了挖掘机器人研究的历史和现状后，针对本实验室的挖掘机器人试验样机目前存在的主要问题，系统深入地研究了其规划控制的方法和技术。主要涉及以下四个方面： 1、关于挖掘机器人运动学建模。在提出四种不同的运动学空间描述方法的基础上，给出不同空间变量之间相互转换的求解方法，并提出路径规划中需要考虑的盲位盲角问题及其求解方法。 2、机器人规划、关节位置控制的方法和技术研究。在分析现有规划系统的基础上，结合工程机械作业的特点，探讨了作业规划系统的组成，分析其间的相互关系。并根据现有条件，选择路径规划和轨迹规划这两个规划层次着重研究，提出基于规则的路径规划方法和按时间间隔对关节进行采样的轨迹规划方法。在分析现有控制技术的基础上，根据挖掘机作业特点，提出了基于规则的智能PID控制算法，实验证明这种方法的有效性。 3、关于离线编程系统软件的研制。综述了机器人离线编程系统的研究状况，探讨了挖掘机器人离线编程系统的框架设计和各功能模块的实现技术。提出了利用虚拟设备驱动程序技术使基于Windows平台的应用程序实现实时控制的新方法。 4、关于位置控制单片机系统的开发。介绍了计算机两级控制方案模型，探讨了上位机和下位机的功能分配问题，介绍了单片机硬件和软件开发技术。提出了基于CAN总线的通讯模式。