论文总字数：31449字

摘 要

在现代社会，未来的趋势是利用机器人实现工业化生产。工业机器人不断发展，如今在加工行业、电子电器行业、以及物流运输方面得到了越来越多的应用机会。

目前，机器人产业在国内迎来了快速发展，但是其核心零部件如机器人控制器、伺服驱动器、精密减速机等零部件的国产化水平却比较低。开发机器人控制器，需要依赖实时操作系统来对机器人的各项任务进行管理和协调。但是目前我国机器人控制器的开发极其依赖国外进口的实时操作系统，著名的比如Wind River公司的VxWorks、Interval Zero公司的RTX。

然而，近年来西方发达国家针对我国机器人产业的发展，一直在采取各种遏制措施，包括控制供应量和禁止出口等恶劣手段。为摆脱西方国家对我国机器人产业发展的限制，必须在国产实时操作系统上开发机器人控制器，从而打破国外在此行业的垄断和控制。

论文基于国产实时操作系统SylixOS上开发基础的机器人运动控制功能，使用了 EtherCAT实时总线技术，对机器人运动控制速度控制算法进行了推导和比较，对机器人PTP和CP插补进行了公式推导，最后使用键盘实现了机器人基础的运动控制。

关键词：机器人，SylixOS，运动控制

Abstract

In modern developed countries, the use of robots for automated production is the future trend. Industrial robots have gained more and more application opportunities in parts processing, electronic and electrical industry, electronic and electrical industry, and logistics.

At present, the robot industry has ushered in rapid development in China, but the level of localization of its core components such as robot controllers, servo drives, precision reducers and other components is relatively low. To develop a robot controller, it is necessary to rely on a real-time operating system to manage and coordinate various tasks of the robot. However, the development of China's robot controllers is extremely dependent on foreign-imported real-time operating systems, such as VxWorks from Wind River and RTX from Interval Zero.

However, in recent years, developed countries in the West have been adopting various containment measures for the development of China's robot industry, including the control of supply and the prohibition of exports. In order to get rid of the restrictions imposed by Western countries on the development of China's robot industry, it is necessary to develop robot controllers on domestic real-time operating systems, thus breaking the monopoly and control of foreign countries in this industry.

The robot motion control is developed on the real-time operating system SylixOS. It uses EtherCAT real-time bus technology to deduct and compare the robot motion control speed control algorithm, and formulates the robot PTP and CP interpolation formula. The keyboard implements the motion control of the robot base.

KEY WORDS: robot, SylixOS, motion control

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 3

1.1 国内外机器人研究现状及发展趋势 3

1.1.1 国外发展现状及趋势 3

1.1.2 国内发展现状和发展趋势 3

1.1.3 EtherCAT总线在国内机器人领域的研究概述 4

1.2 论文选题背景及意义 4

1.2.1 论文选题的背景 4

1.2.2 论文研究的实际意义 5

1.3 本文的主要研究内容 5

第二章 EtherCAT总线技术介绍 7

2.1 前言 7

2.2 EtherCAT总线运行原理 7

2.3 EtherCAT技术优势 9

2.4 EtherCAT技术详解 10

2.4.1 协议报文 10

2.4.2 拓扑结构 12

2.4.3 分布式时钟 13

2.4.4 诊断性能 15

2.4.5 高可用性 15

2.4.6 安全性 15

2.4.7 设备行规 17

2.5 EtherCAT主站实施 17

2.6 EtherCAT从站实施 18

2.7 本章小结 19

第三章 SylixOS-IgH 系统平台搭建 20

3.1 SylixOS-IgH简介 20

3.2 SylixOS-IgH平台搭建步骤 20

3.2.1 新建X86平台下的BASE工程 20

3.2.2 导入SylixOS-IgH_USER工程 21

3.2.3 修改ethercat_cfg.ini文件 21

3.3 程序应用流程研究 22

3.4 本章小结 27

第四章 机器人运动学控制理论研究 28

4.1 机器人运动模型建立 28

4.1.1 DH参数表建立 28

4.1.2 关节之间的变换矩阵 29

4.1.3 机器人正逆运动学求解 29

4.2 插补速度控制算法 29

4.3 PTP运动指令插补规划 33

4.4 连续轨迹运动(CP)运动指令插补规划 34

4.4.1 直线运动轨迹插补 34

4.4.2 圆弧轨迹插补 35

4.5 本章小结 38

第五章 机器人最终运动控制实现 39

5.1 SylixOS键盘事件说明 39

5.2 实验平台和控制对象说明 39

5.3 机器人运动控制实现 40

5.3.1 机器人上电程序实现 41

5.3.2 机器人运动控制实现整体逻辑实现。 41

5.3.3 机器人关节坐标系下的运动控制 42

5.3.4 机器人基坐标系下的运动控制 43

5.3.5 机器人PTP和CP运动控制实现 44

第六章 总结与展望 45

6.1 课题完成的主要工作 45

6.2 国产机器人展望 45

参考文献 46

致 谢 48

绪论

国内外机器人研究现状及发展趋势

1954年乔治·德沃尔在美国在发明了世界上第一台工业机器人，随后的1962年，机器人投入使用了，这标志着世界上第一台第一代机器人诞生了。之后经过几十年的发展，机器人已经经历了第二代，开始朝着第三代发展。

国外发展现状及趋势

现代发达国家社会，使用机器人进行自动化生产是未来的趋势。工业机器人在零部件加工、电子电器行业、电子电器行业以及物流运输方面得到了越来越多的应用机会。如今主要是欧洲、美国以及日本在机器人技术行业领先，机器人界四大家族，分别是德国库卡、日本发那科、瑞士ABB和日本安川。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：31449字