EtherCAT主站开发及测试开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着我国人口红利的降低,经济的转型伴随着工业转型,我国制造业面临这从低端粗放,到高端精密的巨大挑战。其中,工业机器人作为先进制造装备,是产业升级的核心研究点。工业机器人技术是我国由制造大国向制造强国转变的主要手段和途径。同时,我国的巨大工业体量也必不可免的带来了工业机器人的巨大需求量,有调查研究,中国到2017年,将成为全球最大的工业机器人消费国。预计到2020年,中国机器人市场需求量将达3.5万台,占全球总量的16.9%,成为规模最大的机器人市场。在这种局势下,发展和研究工业机器人技术,拓宽其应用前景,具有十分大的探索价值。

在工业机器人的研究历史上,逐渐发展出了多个研究的领域。首先是工业机器人的运动学,由于通过现有机器人参数所建立的运动学模型不精确,使得通过运动学理论定位末端执行器非常重要。到目前为止,运动学理论的发展一共有四个阶段。第一个阶段是数学上的建模,其中建模和方程起主导作用;第二个阶段是利用传感器直接测量,通过实际检测优化理论模型;第三个阶段是根据机器人末端执行器位置,反向计算出机器人的各个关节轴的关节角,即机器人反向运动学;第四个阶段是数学模型的实际应用,而且在大多数情况下都会用到迭代算法。现在为止,机器人运动学的研究仍然是一门幵放的学科,研究员们也在不断努力,以寻求精度更高,计算量更少的控制算法。

绝大多数工业机器人都有以下三个基本部分组成:机械主体、驱动系统以及控制器。从目前机器人技术的研究现状来看,电子系统的发展更新速度远远超出了机械部分的发展速度。控制器作为工业机器人的核心部件之一,也是影响机器人性能的关键部分。它直接决定了机器人性能的优劣。因此,对工业机器人的控制器的研究,是机器人技术中的重点。

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2. 研究的基本内容与方案


本项目是所设计的运动控制器针对目标为搬运型六自由度工业机器人,需要控制六轴联动。为了保证实时性和精度,采用dsp和fpga作为运动控制器的核心部件,同时增加控制器的开放性,有利于用户的二次开发。同时为保证控制系统的强实时性以及高速性,采用linux嵌入式实时操作系统实现ethercat协议,实现机器人控制器之间的通信。基本结构如图3所示,本设计的主要工作内容如下:2.1、ethercat主站设计

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3. 研究计划与安排


时间安排

工作内容

备 注

1、第1至4周

完成外文翻译以及开题报告

格式按要求

2、第5至6周

了解从站及运动控制器的工作原理,并完成其结构设计。

3、第6至7周

了解主站及EtherCAT master的工作原理,并完成其设计。

4、第7至8周

学习EtherCAT协议,设计通讯结构,实现主从站通讯。

5、第8至9周

搭建通讯测试平台,检验完善平台测试效果。

7、第10至11周

设计实验进行主从站的功能性测试,检验效果

7、第10至11周

设计实验进行性能测试,检验效果

8、第11至12周

根据实验结果修改完善设计

9、第13至15周

绘制图纸、撰写说明书

完成说明书

10、第15至16周

准备答辩

按通知要求答辩


4. 参考文献(12篇以上)


[1] k.-s.hong, k.-h. choi, j.-g. kim, and s. lee, “a pc-based open robot control system:pc-orc,” robot. comput.-integr. manuf., vol. 17, no. 4,pp. 355–365, aug. 2001.

[2] g.ferretti, g. magnani, p. putz, and p. rocco, “the structured design of anindustrial robot controller,” control eng. pract., vol. 4, no. 2, pp. 239–249,feb. 1996.

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