● 摘要
并联机器人由于构型封闭的特点，具有刚度大、承载能力强、精度高等特性，在制造业中已经得到广泛的应用。而模块化机器人是一种能根据不同任务需要改变构形的智能化可重构机器人，它能够有效地降低设备成本，提高效率。模块化并联机器人有机地结合了两者的优点，因而在工业生产和科学研究领域，具有更为广阔的应用前景。本学位论文的主要研究内容包括模块化并联机器人的轨迹规划，在线监控以及其控制系统的软件和硬件设计，并在样机上完成了相应的实验，最后进行了误差分析。 首先对并联机器人的运动学算法进行了研究。主要分析了运动学逆解的计算表达式，以及有关正解计算的运动学方程，并讨论了该非线性方程的数值计算方法。 其次，研究了机器人控制系统的硬件设计，提出了ARM+PMD（Performance Motion Devices）的主从结构设计方案。该方案采用ARM作为上位机，以嵌入式Linux作为软件平台，使得控制系统具有良好的实时性和人机交互界面。下位机采用PMD控制芯片可以完成高精度的机器人速度和位置控制任务。 再次，对机器人控制系统的软件设计进行了研究。完成了针对机器人控制系统的嵌入式Linux系统移植。编写了机器人运动学控制算法程序，包括逆向运动学、前向运动学和轨迹规划。针对基于MC3110从控制器，开发了串行应用程序。 最后，在样机上实验了整个机器人控制系统，并对实验结果进行了误差分析和提出了改进意见。该结果验证了运动学算法和运动控制系统的性能，体现了整个机械系统、控制系统和通信的工程实用价值。