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1、分类号密级1933015学位论文基于MSRS的AS一凇obot机器人运动控制研究作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：李磊李东升副教授东北大学机械工程与自动化学院硕士学科类别：工学机械电子工程2008年07月2008年07月论文答辩日期：2008年07月答辩委员会主席：。东北大学2008年07月7、，j。；Sk埘池M砒，一渤gm她TheResearchofASMRobotRobot，sMovementControlBasedonMSRSByLiLeiSupervisor：AssociateProfessorLiDongshengNortheaste
2、rnUniVersi毋July2008一一本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：日期：wg、了、g学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网
3、上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年口学位论文作者签名：夸磊导师签名：签字日期：珈g、lg签字日期：一一1罗p东北大学硕士学位论文基于MSRS的ASMRobot机器人运动控制研究摘要机器人控制系统是机器人信息处理和控制的主体。随着机器人在各行各业上的广泛应用，机器人已成为生活生产系统中的一个常用的工具。面向非制造业的先进机器人的研究、开发和应用是二十一世纪机器人主要发展方向之一，因此创造一个新的软件开发环境组件，为提供机器人产业共同体而设计的软件开发系统平台十分必要。为此本文提出了一种基于MicrosoRRoboticsStudio(MSI峪)平台实现ASMRobot机器人运
4、动控制的软件系统。ASMRobot机器人是一种串联式模块化多自由度机器人，对ASMRobot机器人的运动控制是建立在基于MSRS平台上的CAN-bus的分布式控制。本文首先介绍了MSRS平台的一些核心技术，为了实现控制平台系统多节点协同处理和可重用功能，深入研究了MSRS平台的并发协调运行时(CCR)和分布式软件服务(DSS)；然后对一种3自由度AS瑚Robot机器人的运动学进行了详细的分析，计算了该机器人的运动学正逆解，接着对ASMRobot机器人进行轨迹规划分析研究；最后，根据上述分析，基于MSRS平台和ASMR0botAPI设计了机器人控制系统，根据控制任务要求，通过编程和调用一系列AP
5、I实时生成关节轴系的规划作业任务数据，并通过数据传输总线送至各底层运动控制器来控制ASMR0bot机器人的各关节转动，从而实现了对ASMR-obot的运动控制。关键字：MSRS：运动控制；轨迹规划；分布式；自由度-II-，1东北大学硕士学位论文rTheResearchofASMRobotRobotsMovementColl虹olBasedonMSRSAbstractRobotcon_trolsystemismaillpartofrobotiIlfonationprocessarldcontr01Wi吐1也ewidelyuSedina11fields，robotllasbecomeancommo
6、napplianceinlifea11dm锄州弧InlresystemOriemedtonon-mazlufactu】edadvaIlcedrobotsresearcll，developmentand印plicationisoneofmemostdeVelopmentdirectioniIl21StcentmMt11enceitisnecessa工ytocreateanewsofharedeVelopmentenVilonmempaCkageWhichisdesignedaSaso小aredevelopmentsystemplatfonnforroboti11dus乜yco舢m血哆In“sp印
7、er，I丽llproposeasomvaresyStemtocoIllplimentAS-MRobotsmoVementcomrolbaSedonMicrosoRRoboticsStudio(MSRS)platfomASMRobotrobotisakirldofmodularmultiDOFrobot，anditSmovementconn0lisbuilton也eCAN-busdi矧butedcon仃olbasedonMSRspla怕咖h1“sp印erfirStly，I讪的ducesomecoretecllllolog)rofMSRSplatfIonnh1ordertoacllieVesyne
8、画Sticallywithmuhi-nodeandreusable如nctionsofconl】olplatfo肌system，Ideeply咖dytheConculTencyandCoordinationRlmtinle(CCR)觚dDece砷商izedSo矗MeServices(DSS)；Secondly，Idetaileda11alyzemekillematicsofaASMRobotrobotwith也reedegreeof五陀edom，calculatetllisrobotssolutionofforwudandiIlVerSekinematics，t11enresearch仃萄ec
9、to巧plaIlI】血gof协erobot；Finally，uIlder吐leaboveanalysis，Idesi盟merobotco曲-olsystembaSedonMSRSpla怕nIlandASMRobotAPIAccordiIlgt0让Ierequirementofcomr01taskS，onthedi赋butedcoII咖lsystemofMSRSplatfo衄，IgeneraterealtiIIlelyplallllingtaskdataofjo硫-slla血sViapr0伊孤伽血gandmanagingseriesofAPIarld也rou曲也edata仃aIls面ssions
10、endtlleseda士atonlebottommotioncontrollertocontroltllejoimsrotationofmeASMRobotKeywords：MSRS；MoV锄entcon缸Dl；T蛹ecto巧plaIlI血g；Di嘶buted；De鲈eof舶edomIII一专平tt!。P东北大学硕士学位论文独创性声明摘要Abs订act第1章绪论11论文选题背景12主要研究技术121机器人运动控制技术现状2122机器人运动控制技术发展趋势313主要研究的目的及内容414J、结4第2章MSRS平台的核心技术分析521MSRS的特点5211MSRS环境关键特性和优点5212跨越多种
11、不同的硬件平台6213广泛的面向大众用户、多语言开发722基于Net的服务运行时8221CCR并发协调运行时。9222DSS分布式软件服务k1l223REST应用模型1323小结一14第3章ASMRobot机器人的运动学分析1531数学基础-一15311动系的位姿表示15312齐次坐标变换1732ASMRobot机器人运动学模型的建立19321杆件坐标系的建立19322ASMRobot机器人DH坐标系的建立2133ASMRobot机器人正运动学分析23目录52ASMRobot机器人控制实现-43521主控计算机PC应用程序实现-43522ASMRobot机器人运动实现：一4853小结51第6章
12、结论与展望5261结论：5262展望52参考文献53致谢-56。V咚量IlI东北大学硕士学位计算机技术的不断进步和发展使机器人技术的发展一次次达到一个新水平。随着机器人技术的发展，出现了应用于不同领域各具特色的机器人，如仿人机器人、军用机器人、水下机器人、空间机器人、服务机器人、微型机器人等。面向非制造业的先进机器人的研究、开发和应用是二十一世纪机器人主要发展方向之一【11。机器人编程技术和面向机器人的开发平台对机器人的推广应用及其应用效率的发挥起着越来越重要的作用，从某种意义上说已是机器人应用的瓶颈问题。本文主要针对对于给定的任意一条三维空间曲线，在分布式异构环境下实现ASMRobot模块化
13、3自由度串联机器人的运动学分析和轨迹规划，通过一种通用机器人控制平台Microso盘R0boticsStudio(MSRS)编程实时控制实现ASMRobot模块化3自由度串联机器人沿着这条给定曲线轨迹运动。11论文选题背景、目的及意义机器人工程是一个被久经注意和期待的技术领域了。Microsoft公司确切的认为机器人工程将随时进入飞速发展的阶段，而且现在已有明确的显示，这是真实可信的!随着硬件费用成本下降而计算能力的增加，机器人工程工业似乎正沿着正确的方向飞快地成长。MSRS是基于Wj玎dows平台，使学生、爱好者和商业开发者们都能够很容易的创建跨硬件平台的机器人技术应用平台圆。MSRs平台已经被设计成为轻量级和高扩展性和能够应用在广泛的适宜机器人技术的应用环境，它提供的运行环境能够满足了大部分机器人应用的需求。服务机器人通常是可移动的，在多数情况下，可由一个移动平台构成，平台上装有一只或几只手臂，代替或协助人完成为人类提供服务和安全保障的各种工作，如清洁、护理、娱乐和执勤等。虽然已经有许多好的应用前景展现在大家面前，推
