六自由度多关节型机器人开题报告(2)
4. 课题设计内容、步骤和要求
4.1课题设计内容
1）查阅相关文献，了解目前典型吹冰自由度多关节型机器人的结构；
2）对机器人的结构和驱动方式等进行较为详尽的分析和研究。
3）进行机器人的总体设计、分析计算、机械结构设计和驱动控制系统设计，并绘制结构图。
4）翻译相关的英文文献，并编写毕业设计说明书。
4.2课题设计步骤
1.查阅相关资料
2.论证方案，完成开题报告
3.根据要求，总体设计分析和计算校核
4.系统设计，绘制机械草图
5.控制系统方案设计
6.完善设计并撰写说明书
4.3设计的技术要求（论文的研究要求）：
在毕业论文中详细描述吹冰自由度多关节机器人的结构和设计步骤，并用完整的工程图进行表达。要求在毕业设计论文中阐述吹冰自由度机器人的驱动方式和控制方案。要求在毕业设计论文中对主要承重零部件或结构薄弱零部件进行必要的强度和刚度校核。
5.方案论证
5.1机械机构的选择
结构一：
对于这种机械结构的吹冰自由度关节型机器人来说，有较大的负载能力，其肯定可以达到毕业设计任务的负载要求，但有点大材小用。这种机械结构相对来说比较简单，其驱动电机基本都裸露在外，不美观，且需要大量的材料，增加机器人本体的质量且增加成本。
结构二：
对于这种结构的机器人来说，外形尺寸相对第一种有更好的通用性，并且选用合适的伺服电机也可以很容易的达到课题要求的负载。而且相对于第一种方案来说会使用相对较少的材料，质量更小，造价相对来说便宜一点，可以说是物美价廉。
综上所述，对比两种方案，各有优缺点，其利弊也已在上面叙述，综合考虑之后，选择第二方案。
5.2控制系统选择
控制方案一：
以工业PC+DSP（Digital signal processor）运动控制卡的主从式控制方式:以DSP为核心的多轴运动控制技术。DSP具有高速性、兼容性、高集成化特点,与工业PC机相结合,构建上位机系统控制软件。
工业PC机主要完成人机交互界面的管理、控制系统的监测和控制工作；控制卡负责运动控制的细节。
运动控制卡（DSP）：运动控制卡是一种基于PC机及工业PC机、 用于各种运动控制场合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制单元。运动控制卡是基于PC总线，利用高性能微处理器（如DSP）及大规模可编程器件实现多个伺服电机的多轴协调控制的一种高性能的步进/伺服电机运动控制卡，包括脉冲输出、脉冲计数、数字输入、数字输出、D/A输出等功能，它可以发出连续的、高频率的脉冲串，通过改变发出脉冲的频率来控制电机的速度，改变发出脉冲的数量来控制电机的位置，它的脉冲输出模式包括脉冲/方向、脉冲/脉冲方式。脉冲计数可用于编码器的位置反馈，提供机器准确的位置，纠正传动过程中产生的误差。数字输入/输出点可用于限位、原点开关等。产品广泛应用于工业自动化控制领域中需要精确定位、定长的位置控制系统和基于PC的NC控制系统。具体就是将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起，使其具有伺服电机控制所需的各种速度、位置控制功能,这些功能通过计算机方便地调用。现国内外运动控制卡公司有美国的GALIL、PMAC，英国的翠欧，台湾的台达、凌华、研华，大陆的研控、雷赛、固高、乐创、众为兴等。
控制方案系统图：
控制方案二：
用工业PC+分布式控制器的控制模式:这是一种多CPU分布式控制。采用上下位机二级分布式结构,上位机负责运动学计算、轨迹规划及系统管理。下位机由多个CPU组成,每个CPU控制一个关节,上下位机通过总线进行通信,例如工业以太网,这种控制系统的速度和控制性能要好很多。
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