一、Open Architecture of Single-processor Real-time Robot Control System Based on Windows NT（论文文献综述）
徐鹏程[1]（2020）在《工业机器人控制器实时多任务软件与感知组件研究》文中研究说明机器人智能作业需要融合力觉、视觉等多种传感器的数据信息,同时多核处理器和实时操作系统（RTOS）的发展,使任务组件一体化的机器人控制器系统软件成为一种面向未来的先进解决方案。本文围绕工业机器人控制器关键技术国产化及控制器系统软件自主可控的需求,系统地研究了基于开源RTOS的通用工业机器人控制器实时多任务系统软件的逻辑架构和智能接口技术的设计与实现。本文首先在综述了国内外工业机器人控制器运行平台及控制器的研究现状和需求的基础上,讨论了现代工业机器人控制器系统具备的技术特点与国产发展趋势。再从控制器系统的需求角度分析,选用了“工控机（IPC）+RTOS+工业实时以太网”的软硬件平台,分析了所选处理器与Linux+Xenomai平台的程序运行特性。随后针对控制器的软件架构,研究并引入了分布式结构与组件技术,以软PLC模块、机器人控制（RC）模块和感知接口模块为功能核心,从运行管理、核心控制和设备接口三个子系统对原先的控制器结构进行了重新设计,并给出了详细的任务间通信方案。针对多核处理器下多任务的协作要求,分析并设计了共享资源约束下“任务分组+绑核”的策略,保证了多任务同步与通信的高效性。接着就控制器对多传感器的管理问题,研究了传感器的集成模型和机器人的控制结构,详细设计了基于组件的感知接口的运行模型和工作方式。然后针对上位机监控管理软件的需求,设计并优化了运行管理子系统中实时多任务的监控管理机制与核心控制子系统中RC模块。最后,以孔轴装配应用为实例,开发了力觉和视觉传感器典型的组件任务,并对系统中所有任务进行了任务分组与绑核的策略实现,以优先级控制同一个处理器核心上不同任务的运行顺序。以埃斯顿ER4型六自由度机器人为控制对象,给出了系统集成功能测试的方案,通过实验验证了本文所设计的工业机器人实时多任务系统软件各模块功能和模块之间协作的正确性和有效性。
刘建康[2]（2020）在《面向集群部署的微服务架构数控系统研究》文中提出智能数控机床可以在保证加工精度、提高机床加工效率的基础上,减少人工操作干预、降低对操作人员的专业能力需求,是实现智能车间、无人工厂的必要条件,为解决人口老龄化加剧、高级技能人才不足等社会问题提供了有效途径。当前,主流市场上的数控系统仍然采用封闭式体系结构,因多源信息接入能力差而导致不能生成有效的智能决策,在制造系统中只能充当一个被动执行的角色,越来越不能满足柔性化、敏捷化、定制化的生产需求。因此,本文以实现智能数控加工车间为目标,设计开发了基于微服务架构的开放式数控系统。采用边缘计算的思想,在车间层部署云计算平台,满足万物互联背景下车间工业大数据低时延传输和处理需求,为车间智能化提供大规模并行计算能力。在此基础上,基于控制系统即服务（Control System as a Service,CSaa S）的理念,将车间内的设备控制系统集成在边缘云计算平台中,形成一个车间集群控制系统方案。继而面向车间集群控制系统提出了基于微服务架构的开放式数控系统体系结构,构建了基于微服务架构的数控系统设计技术框架。采用领域驱动设计思想,将数控系统拆分为一系列松散耦合、独立部署的微服务,并利用着色Petri网对数控系统微服务架构进行形式化建模和仿真,验证了系统架构的可行性。微服务是微服务架构数控系统的基本构成单元,开发工作也以微服务为单位实现团队分工。为了协调不同团队的开发工作,提出了基于消费者驱动契约的数控微服务开发模式,制订了具有标准语义的微服务接口契约,并建立了基于IEC 61499功能块的数控微服务层次结构模型。基于上述微服务接口契约和结构模型,分别开发实现了四个基础数控微服务:NCK微服务、Gcode微服务、RTE微服务和HMI微服务。为了在集群环境中保证数控系统实时性需求,对数控系统任务进行了类型划分,并制定了多核处理器分组调度策略。针对数控系统中具有生产者/消费者关系的数据流任务提出了反馈调度策略,通过实时监测缓存数据消耗速度,调整生产者任务的执行周期,使缓存中数据余量保持动态平衡,避免数据断流现象。针对数控系统硬实时任务,研究了任务可调度性、执行周期、延迟对控制系统稳定性和控制质量的影响。为保证分配到同一组CPU核心上的实时任务的可调度性,提出了基于响应时间的实时任务周期分配方法和基于处理器利用率的启发式周期优化方法。提出了基于容器技术的微服务架构数控系统可重构配置策略,为智能功能的灵活扩展奠定了基础。车间集群控制系统运行在一个工业服务器集群中,本文将集群节点划分为数控节点、数据节点和Web服务节点等,分别实现设备控制、大数据处理、Web服务等功能。微服务架构数控系统基于Kafka、Docker、Kubernetes等技术部署在数控节点中,并通过Ether CAT等实时以太网控制数控机床等设备。采用万兆数据网络、千兆管理网络、实时以太网、车间无线网络共同构成了车间集群控制系统网络,并对车间内的实时以太网拓扑结构和可靠性与容错技术进行了研究。最后采用一台工业服务器和两台数控机床搭建了微服务架构数控系统实验平台,并进行了相关性能测试和加工实验,验证了整体系统方案的可行性。
何佳欢[3]（2020）在《机器人轨迹与伺服一体化控制器设计与实现》文中进行了进一步梳理目前的工业机器人、多轴数控机床、自动化流水线等需要多个伺服运动控制的系统大多仍采用一个运动控制器或轨迹控制卡加多个伺服驱动器的分布式控制方式,在实际的应用中存在着系统硬件冗余程度高、控制柜体积庞大、内部各个模块连线多且复杂、多轴运动同步性差、价格高昂等问题,所以有必要进一步简化驱动器的系统结构。本文首先通过对机器人正逆运动学建模,对多轴机器人的轨迹规划进行简要分析,从机器人驱控一体化的发展趋势出发设计并实现了具有Ether CAT总线接口,可以同时控制最多8台伺服电机的多轴一体化机器人控制器;采用FPGA+STM32F407的双核模式,使得ARM与可编程逻辑器件优势互补,在一片FPGA内同时实现多轴伺服控制逻辑的同时充分发挥STM32F407的性能,大大缩小了机器人控制器的体积;对消耗较多逻辑资源的模块采用复用的方式,节省了FPGA的逻辑资源;采用纯电阻的隔离式相电流采样方式,提高了电流环的带宽。然后将一体化控制器实际应用到工业六轴机器人的轨迹规划中,采用正弦加减速的运动模型,完成机器人轨迹的平滑运动控制;应用Twin CAT软件平台将控制器驱动机器人运行的实际数据与轨迹算法仿真数据进行对比并分析,验证了运动控制算法的可行性。最后对一体化控制器中各个模块板卡进行制作并配合外壳组装,对整机系统中的低压电源性能、系统内外部通信质量以及长时间工作下的各模块温升进行了测试;Ether CAT最小分布时钟DC为1ms,总线同步误差在30ns以内;使用Twin CAT主站通过Ether CAT总线对伺服进行监测,单轴伺服速度环响应速度为16ms,位置环跟踪时间在100ms以内,系统具有较强的电流带宽与速度阶跃响应能力。
肖凡[4]（2019）在《基于CPAC的六自由度工业机器人控制系统设计与实现》文中研究说明工业机器人技术综合了机械、电子、控制、计算机等多学科先进技术的发展成果,代表着自动化领域的最高成就。作为机器人控制技术的核心,机器人控制系统的研究与开发,一直备受国内外产业界和科研院所的关注。传统的商用机器人大多采用封闭式的架构,系统的兼容性差,开放程度低,用户难以对系统进行调整以满足自身需求,限制了系统的可重构性。因此,开发具有一定开放程度的机器人控制系统具有较大的实用意义和研究前景,这也是控制系统未来的发展趋势。本文在此背景下,对六自由度工业机器人的控制系统进行研究与探索,实现了机器人控制系统的基本功能,为后续可行性开放式控制系统的研究打下了基础。本文主要以GRB4016-03-23（Tamagawa）工业机器人为研究本体,基于CPAC（Computerized Programmable Automation Controller）平台,以OTOSTUDIO软件作为编程环境,对机器人的控制系统进行设计和实现。控制系统硬件整体上采用嵌入式架构,软件层代码的编写主要采用结构化和模块化的设计思想,根据任务优先级不同,将整个软件层分为人机界面层（UI）、任务规划层（TASK）和运动控制层（MOT）。其中人机界面层负责系统和操作人员的信息交互,方便用户对机器人本体进行直接操作,并对系统参数和状态进行管理。任务规划层负责任务的实时调度和规划。运动控制层负责软硬件数据的交互和任务的执行。然后基于机器人的运动学模型和轨迹规划算法对系统的核心模块进行开发,包括读绝对值编码器模块、运动学模块和轨迹规划器模块。最后是机器人具体功能模块的开发和代码实现,主要是机器人操作的一些基本功能,包括机器人的TASK任务管理、点动操作、状态管理、参数设置、单轴回零、坐标记录和示教运动等。同时,还对系统的UI界面进行了设计。论文在最后对机器人控制系统的部分功能进行了验证,包括机器人的运动学模块验证,点动操作,单轴回零,直线运动和圆弧运动。实验表明,机器人运行正常,本文设计的控制系统基本满足了预期的目标和要求。
陈丹惠[5]（2017）在《双臂机器人控制系统设计与控制方法研究》文中进行了进一步梳理传统工业机器人在搬运、焊接、锻造等领域应用广泛,适合完成重复性地生产作业,然而随着电子信息产业的迅速发展,传统工业机器人的局限性日益突出,不能很好适应精密装配作业要求。工业机器人需要升级换代,双臂机器人的机械臂更灵活,在精密装配和精细化操作方面更有优势。因此,双臂机器人的研究十分迫切,这将对精密装配和精细化作业领域产生重大意义。本文以双臂机器人为研究对象,以控制系统设计和控制方法设计为研究内容,结合双臂机器人实际的应用场合,搭建实验平台开展双臂机器人的相关研究工作。首先,对国内外双臂机器人的发展现状进行详细调研、研究,根据国内外双臂机器人的研究现状,从控制系统和控制方法两方面详细讨论了国内外的发展研究现状,总结当前研究的发展趋势和存在的不足。其次,针对当前双臂机器人控制系统的不足,提出基于总线的控制架构,满足当前需求并且具有独特优势,并给出了整个控制系统架构图、控制系统的硬件设计、关键器件选型和控制系统的软件设计。再次,给出了单关节位置控制原理和两种控制方法,即传统PID控制方法和模糊控制方法,并说明两种方法的原理和区别,通过MATLAB仿真,表明传统PID控制方法不能很好满足双臂机器人系统的运动特性,提出模糊PI控制方法,结合MATLAB实验仿真结果对比,证明了模糊PI控制方法比传统PID控制方法更适合双臂机器人单关节位置控制。最后,依据工厂的实际作业需求,设计生产线,搭建双臂机器人实验平台,给出生产线的硬件平台设计和软件平台设计,在搭建的实验平台上进行反复实验,解决实验过程中遇到的串口通信失败和CAN网络通信不稳定这两大问题,实现汽车车灯顺利装配。综上所述,本文的研究验证了控制系统架构设计和控制方法的有效性,为双臂机器人的研究提供了新思路。
于佳琳[6]（2016）在《基于Agent的工业机器人系统软件研究与开发》文中提出随着《机器人产业十三五发展规划》的制定,工业机器人的发展将成为中国制造业转型的关键。然而,国产机器人在市场占有率和研发水平上,与国外机器人还有较大差距。除国产机器人起步晚、核心硬件主要靠进口等客观原因外,系统软件可靠性、开放性以及软件构架创新性等方面的不足也是其重要原因。本文将对机器人系统软件的开发进行重点研究。本文对现有工业机器人系统存在的问题进行探讨,并分析总结其原因,继而提出了基于Agent的工业机器人系统软件开发方法。Agent作为“主动的活动对象”,具有主动性、反应性、自治性等特性,已在机器人等领域得到一定研究与应用。本文根据Agent理论,并针对一般工业机器人的系统功能需求,分别对工业机器人系统中的各功能Agent、Agent运行机制以及Agent间的通讯机制进行设计,最终设计出适合工业机器人的系统软件构架。同时以机械系统与振动国家重点实验室项目的六轴通用型机器人为平台,并借助Windows CE操作系统、Visual studio开发平台、C++编程语言等开发工具,最终实现了系统软件的开发。此外,针对原系统软件轨迹规划不够完善的问题,本文对机器人运动学和轨迹规划的相关理论进行探究,提出基于新型Bezier算法的轨迹圆滑过渡方法,并予以实现。最后,本文巧妙设计实验,通过分析实验数据及程序运行结果,最终证明了系统软件满足工业机器人的作业要求,同时也验证了轨迹规划及圆滑过渡算法有效可行。
王侦[7]（2015）在《面向工业机器人控制器的运动控制与仿真软件设计与实现》文中进行了进一步梳理作为现代工业机器人的关键部件,支持逻辑与过程控制（软PLC）和机器人运动控制（RC）相结合,具有良好的通用性、扩展性的机器人控制器已成为工业机器人控制器技术的主流发展方向。本文以开发工业机器人新型控制器为目标,系统研究了基于软PLC+RC控制器架构的RC软件（负责工业机器人的运动控制与三维运动仿真）的设计与实现。论文在分析工业机器人控制器功能与设计需求的基础上,论述了软PLC+RC相结合的机器人控制器总体架构和工作原理,然后基于该架构详细介绍了RC软件的设计和实现。针对终端用户配置系统参数、操作控制工业机器人的需求,给出了基于Windows的系统参数配置软件和虚拟示教盒的实现,系统参数配置软件方便用户进行机器人D-H参数配置和各轴运动学参数限值配置,虚拟示教盒方便用户编写示教程序、进行再现任务控制,实现对机器人的操作管理。针对工业机器人运动控制需求和典型语言,设计定义了工业机器人控制语言,给出了基于Ubuntu的RC运行层软件的实现,详细论述了核心模块即再现任务控制模块的实现,该模块包括工业机器人控制语言解释器和插补器两个子模块。工业机器人控制语言解释器对示教程序进行解释执行,插补器模块根据解释器的解释结果,进行运动再现相关参数设置和轨迹规划、运动学的求解。针对机器人三维仿真需求,给出了基于Windows的机器人三维仿真软件的设计,实现了机器人运动学、轨迹规划算法验证以及示教程序验证等仿真功能。最后以六轴空间水切割机器人作为应用对象,给出了RC软件的集成应用测试,结果验证了软件的功能和有效性,为高性能控制器的开发打下了良好的基础。
华磊[8]（2014）在《一种六轴工业机器人及多轴联动控制系统的研究》文中研究说明多轴联动控制系统在工业上有着广泛的应用，机床数控系统和工业机器人控制系统都属于多轴联动控制系统。多轴联动运动控制器技术随着电子技术和软件技术的发展，近十年来发展迅速，不断更新换代。国外运动控制器技术已经发展到第六代基于PC的运动控制器，而且基于该技术的产品已经成为市场主流。而我国对第六代PC运动控制器的研究才刚刚开始，仍有很多问题等待研究和解决。如何对Windows操作系统进行实时性改造是PC运动控制器的主要技术难题，国内对这个问题还没有进行过详尽的研究和分析，仍停留在初步概念探讨阶段，对于运动控制器涉及到的算法也停留在理论探讨，而缺乏和运动控制器的实际结合和实施。所以基于PC的运动控制器是一个值得研究的新课题，进行这一研究将有助于缩短我国在该领域与国外的技术差距，推动我国工业自动化的发展。本文设计和制造了一种负载6Kg的六轴工业机器人，并设计和开发了一种基于PC“Windows+中断实时内核”构架的多轴联动运动控制器，开发了基于FPGA的PCI扩展卡硬件电路和程序，对六轴机器人的运动学正解、运动学逆解、直线插补和圆弧插补等算法进行了分析研究，并在运动控制器软件中实现了这些算法及动画仿真功能。最后对本文所设计的机器人和控制器进行了系统测试和分析。试验结果表明，本文设计的基于“Windows+中断实时内核”构架的多轴联动运动控制器是正确可行的，以此为思路开发的运动控制器成功实现了对六轴工业机器人的控制，对机器人的直线运动和重复定位精度测试都取得了良好的效果，实时性也在综合测试中得到了实际验证。本文设计的运动控制算法是简洁高效的，成功实现了对工业机器人控制，同时也可用于对多轴运动控制系统进行实时运动控制。本文所开发的基于PC的多轴联动控制器采用了Windows+中断实时内核架构，运动控制算法基于Windows平台软件来实现，是一种新的控制器构架。对实际样机的测试表明该构架确实可行，可以应用于工业控制中。基于PC+Windows的全软件多轴联动控制器的成功研制，为多轴联动控制器的开发提供了一个成功的思路，将会推动我国运动控制器技术路线的多样化，提升自主品牌的竞争力。
林瀚[9]（2013）在《基于DSP+FPGA的开放式机器人运动控制器的研究》文中研究表明基于“PC+运动控制器”结构的开放式机器人运动控制系统能够充分利用PC开放程度高、通用性好、处理能力强等特点以及运动控制器运算速度快、实时性能好、控制能力强等特点，因此得到较快发展，成为目前的研究热点。但目前采用此种结构的开放式机器人运动控制系统中，不管是控制器供应商所提供的运动控制器或者是科研人员自主设计的运动控制器，在通用性、软硬件可重构方面都存在一些问题，影响着机器人运动控制系统的开放性。因此，本文通过研究开放式机器人运动控制器的结构特点，制定了基于DSP+FPGA的开放式机器人运动控制器的总体设计方案。根据所制定的设计方案，设计并实现了基于DSP+FPGA的开放式机器人运动控制器，并研究了基于开放式机器人运动控制器的运动控制核心算法。本文通过充分利用DSP的高速数字信号处理能力和FPGA的强大并发控制能力以及丰富的逻辑资源来使运动控制器获得较高的运算与控制能力。通过充分利用FPGA的逻辑编程能力来代替集成芯片以及实现逻辑连接，实现运动控制器的软硬件可重构，提高机器人运动控制器的开放性。并通过研究曲线拟合预处理技术以及速度前瞻技术来提高运动控制器的控制效率，实现高速运动控制。本文主要工作包括：（1）在充分研究开放式机器人运动控制器结构特点的基础上，根据机器人运动控制的需求，制定了开放式机器人运动控制器总体方案。（2）根据总体方案对运动控制器进行模块划分，完成运动控制器的硬件设计。（3）研究基于所设计的运动控制器的运动控制核心算法。（4）搭建运动控制平台，通过一系列实验对运动控制器的功能与性能进行验证。
张明勇[10]（2013）在《基于Windows/RTX的码垛机器人控制系统软件设计》文中进行了进一步梳理物流产业对经济发展的贡献日益突出。码垛是提高物流系统中物资搬运效率和存储利用率的重要手段，使用码垛机器人代替人工码垛已经成为物流行业发展的趋势。码垛机器人可以提高生产效率和产品质量，并提高系统应对新的物流需求的能力。研究具有自主知识产权的码垛机器人对于提高民族企业的竞争力具有重要的意义。本文讨论了码垛机器人的控制系统软件设计。首先分析了码垛机器人在自动化生产线上的应用并分析了其功能需求，然后分析德马物流公司设计的机器人本体机构，推导了机器人的运动学和逆运动学方程，采用S型加减速的速度控制方法实现了在关节空间和笛卡尔空间的轨迹规划算法。码垛机器人是一个实时多任务系统，搭建了控制系统的硬件平台并设计了示教盒的硬件结构后，全面分析了各操作系统的实时性、多任务处理能力、价格后创新性的提出了基于Windows/RTX的实时控制系统方案，它能够充分利用Windows丰富的资源，同时扩展实时模块RTX来满足机器人对实时性的要求以弥补Windows在实时性方面的缺陷。在参考经典的计算机网络OSI模型的基础上，设计了包含接口层、功能层、应用层的控制系统层次化体系结构；并基于机器人控制器开放性设计思想提出了将码垛机器人的作业任务按功能进行模块化设计的方法，有利于软件维护和升级。应用多线程技术来大大缩减任务之间的切换时间和通信代价，提高了系统软件的整体性能。最后，编写了三个层次下的各个模块，初步完成了控制系统软件设计，为以后更高层次的码垛机器人应用奠定了基础。通过重复定位精度的实验证明，设计的控制系统能够满足码垛机器人的作业要求。
二、Open Architecture of Single-processor Real-time Robot Control System Based on Windows NT（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Open Architecture of Single-processor Real-time Robot Control System Based on Windows NT（论文提纲范文）
（1）工业机器人控制器实时多任务软件与感知组件研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 工业机器人控制器关键技术研究现状 |
| 1.2.1 控制器系统运行平台 |
| 1.2.2 国内外机器人控制器研究现状 |
| 1.2.3 控制器感知功能接口技术 |
| 1.2.4 实时操作系统多核处理器编程技术 |
| 1.3 已有工作基础与论文主要研究内容 |
| 1.4 论文组织架构 |
| 第二章 需求分析与系统平台选型 |
| 2.1 机器人控制器系统需求分析 |
| 2.1.1 系统功能需求 |
| 2.1.2 组件技术 |
| 2.1.3 控制器实时性分析 |
| 2.2 控制器运行平台选型 |
| 2.2.1 控制器系统硬件框架 |
| 2.2.2 处理器选型 |
| 2.2.3 操作系统选型 |
| 2.3 实时操作系统平台任务调度模型分析 |
| 2.3.1 Linux+Xenomai任务运行模型 |
| 2.3.2 任务运行模型可能导致的问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 控制器实时系统软件设计与多任务协作研究 |
| 3.1 机器人控制软件架构研究 |
| 3.2 机器人控制器实时多任务系统软件设计 |
| 3.2.1 控制器系统软件架构设计 |
| 3.2.2 运行管理子系统 |
| 3.2.3 核心控制子系统 |
| 3.2.4 设备接口子系统 |
| 3.3 实时多任务通信方案设计 |
| 3.3.1 核心控制子系统内部通信设计 |
| 3.3.2 设备接口与核心控制子系统通信设计 |
| 3.4 实时多任务多核处理器分配方式研究 |
| 3.4.1 任务分组 |
| 3.4.2 共享资源约束下的任务相关度 |
| 3.4.3 处理器核的选择策略 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 控制器组件式智能感知接口设计与管理 |
| 4.1 智能感知接口模块架构设计 |
| 4.1.1 多传感器集成融合模型研究 |
| 4.1.2 组件式智能感知接口模块架构设计 |
| 4.2 机器人异构多传感器控制结构设计 |
| 4.2.1 机器人控制结构研究 |
| 4.2.2 基于智能感知接口的控制结构设计 |
| 4.3 智能感知接口运行管理机制设计 |
| 4.3.1 感知接口模块运行模型 |
| 4.3.2 感知组件状态转换 |
| 4.3.3 运行管理任务设计 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 机器人系统智能作业功能开发与完善 |
| 5.1 控制器实时多任务软件改进与完善 |
| 5.1.1 实时多任务监控管理机制设计与实现 |
| 5.1.2 机器人控制模块改进与完善 |
| 5.2 智能感知组件典型任务模块开发 |
| 5.2.1 六维力传感器 |
| 5.2.2 视觉传感器 |
| 5.2.3 面向孔轴装配作业的控制系统设计 |
| 5.3 多任务绑核调度策略实现 |
| 5.3.1 多任务分组绑定 |
| 5.3.2 任务组优先级分配 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 系统功能验证与集成实验 |
| 6.1 系统测试方案设计 |
| 6.2 控制器模块功能测试 |
| 6.2.1 控制器系统软件静态测试 |
| 6.2.2 实时多任务管理监控功能测试 |
| 6.2.3 感知接口功能测试 |
| 6.3 控制器集成功能测试 |
| 6.3.1 拖拽功能测试 |
| 6.3.2 孔轴装配应用开发与测试 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
（2）面向集群部署的微服务架构数控系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景 |
| 1.2 数控系统相关研究现状 |
| 1.2.1 开放式数控系统研究现状 |
| 1.2.2 智能化数控系统研究现状 |
| 1.2.3 数控系统软硬件结构研究现状 |
| 1.2.4 数控系统实时性研究现状 |
| 1.3 微服务架构及其在数控领域的应用 |
| 1.3.1 微服务架构和面向服务架构 |
| 1.3.2 微服务架构在数控系统中的应用 |
| 1.4 当前研究存在的问题 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 面向车间集群控制的微服务架构数控系统设计 |
| 2.1 基于边缘计算的车间集群控制系统方案 |
| 2.1.1 面向智能车间场景的边缘计算架构 |
| 2.1.2 集散控制系统与集群控制系统 |
| 2.1.3 车间集群控制系统人机交互方式 |
| 2.2 面向集群控制的微服务架构数控系统设计技术框架 |
| 2.3 微服务架构数控系统结构设计 |
| 2.3.1 数控微服务划分策略 |
| 2.3.2 基于子领域的数控系统微服务划分 |
| 2.3.3 基于消息通信的分布式数控系统体系结构 |
| 2.4 基于Petri网的微服务架构形式化建模与验证 |
| 2.4.1 基于着色Petri网的形式化描述方法 |
| 2.4.2 基于着色Petri网的形式化建模与验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 微服务架构数控系统开发关键技术研究 |
| 3.1 基于消费者驱动契约的数控微服务开发模式 |
| 3.1.1 基于消费者驱动契约的微服务开发流程 |
| 3.1.2 数控微服务接口契约制订 |
| 3.2 基于IEC61499功能块的数控微服务层次结构模型 |
| 3.3 NCK微服务开发关键技术 |
| 3.3.1 NCK微服务IEC61499 功能块开发 |
| 3.3.2 基于滑动窗口的前瞻速度规划方法 |
| 3.4 其他微服务开发关键技术 |
| 3.4.1 Gcode微服务 |
| 3.4.2 RTE微服务开发 |
| 3.4.3 HMI微服务和Web人机界面 |
| 3.4.4 其他智能功能微服务扩展策略 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 微服务架构数控系统实时任务调度研究 |
| 4.1 微服务架构数控系统任务类型及调度策略 |
| 4.1.1 数控系统任务类型划分 |
| 4.1.2 多核处理器分组调度策略 |
| 4.2 数控系统数据流任务调度研究 |
| 4.2.1 数控系统数据流模型及反馈调度算法 |
| 4.2.2 反馈调度算法实验验证 |
| 4.3 数控系统硬实时任务调度研究 |
| 4.3.1 实时任务可调度性判据 |
| 4.3.2 可调度性对控制稳定性的影响 |
| 4.3.3 周期和延迟对控制质量的影响 |
| 4.4 实时任务调度参数选择和优化 |
| 4.4.1 基于响应时间的实时任务周期分配 |
| 4.4.2 启发式实时任务调度参数优化方法 |
| 4.4.3 启发式任务周期优化方法实验验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 微服务架构数控系统集群部署与功能验证 |
| 5.1 微服务架构数控系统集群配置部署策略 |
| 5.2 车间集群控制系统运行环境搭建 |
| 5.2.1 集群节点划分及基础软件部署 |
| 5.2.2 车间集群控制系统网络结构 |
| 5.2.3 车间集群控制系统可靠性与容错技术 |
| 5.3 微服务架构数控系统集群配置部署 |
| 5.3.1 Kafka消息代理集群部署及应用配置 |
| 5.3.2 数控微服务Docker容器镜像构建 |
| 5.3.3 基于Kubernetes的数控微服务集群部署 |
| 5.3.4 Ether CAT容器配置部署 |
| 5.4 微服务架构数控系统实验测试 |
| 5.4.1 实验平台搭建 |
| 5.4.2 关键性能测试 |
| 5.4.3 智能颤振抑制微服务功能测试 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（3）机器人轨迹与伺服一体化控制器设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 工业机器人控制系统概述 |
| 1.2.1 多轴工业机器人组成 |
| 1.2.2 运动控制技术概述 |
| 1.2.3 伺服驱动策略 |
| 1.2.4 驱控一体技术概述 |
| 1.3 多轴工业机器人控制系统国内外现状和发展趋势 |
| 1.3.1 国内外现状 |
| 1.3.2 发展趋势 |
| 1.4 课题来源及论文结构安排 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 论文结构安排 |
| 第2章 机器人运动学基础 |
| 2.1 机器人位置运动概述 |
| 2.1.1 机器人空间矩阵 |
| 2.1.2 机器人正逆运动学 |
| 2.1.3 机器人微分运动 |
| 2.2 机器人轨迹规划 |
| 2.2.1 轨迹路径生成 |
| 2.2.2 关节空间轨迹规划 |
| 2.2.3 笛卡尔空间轨迹规划 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 多轴机器人轨迹与伺服一体化控制器硬件设计 |
| 3.1 一体化控制器硬件总体结构 |
| 3.2 控制器主控底板 |
| 3.2.1 FPGA核心主控单元 |
| 3.2.2 STM32F407子系统单元 |
| 3.2.3 Ether CAT从站接口电路 |
| 3.2.4 伺服编码器接口电路 |
| 3.2.5 伺服电机抱闸控制电路 |
| 3.2.6 散热器控制及监测电路 |
| 3.2.7 母线电压采样电路 |
| 3.2.8 功率电源模块 |
| 3.3 双轴驱动板卡 |
| 3.3.1 功率逆变电路 |
| 3.3.2 强弱电隔离电路 |
| 3.3.3 相电流采样单元 |
| 3.4 IO接口板卡 |
| 3.4.1 脉冲接口 |
| 3.4.2 标准通信接口 |
| 3.5 控制电源管理板卡 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 控制器系统软件设计 |
| 4.1 系统控制逻辑总结构 |
| 4.2 FPGA程序设计 |
| 4.2.1 矢量控制的实现方法 |
| 4.2.2 FPGA多轴伺服控制逻辑总结构 |
| 4.2.3 相电流采样模块 |
| 4.3 STM32F407软件设计 |
| 4.3.1 Ether CAT应用层总体框架 |
| 4.3.2 Ether CAT状态机软件设计 |
| 4.3.3 Ether CAT通信软件设计 |
| 4.3.4 CIA402协议软件设计 |
| 4.3.5 STM32F407与FPGA通信软件设计 |
| 4.4 Ether CAT主站软件设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 一体化控制器在工业六轴机器人上的应用 |
| 5.1 机器人运动控制简介 |
| 5.2 上层运动规划算法及实现 |
| 5.2.1 机器人位置轨迹规划 |
| 5.2.2 机器人姿态轨迹规划 |
| 5.2.3 机器人位姿轨迹规划 |
| 5.3 工业六轴机器人控制实验 |
| 5.3.1 实际运动数据获取平台 |
| 5.3.2 直线圆弧轨迹运动 |
| 5.3.3 直线位姿轨迹运动 |
| 5.3.4 重复定位精度测量 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 硬件制作与测试 |
| 6.1 控制系统硬件制作 |
| 6.1.1 控制器主控底板 |
| 6.1.2 双轴驱动板卡 |
| 6.1.3 辅助电源板卡 |
| 6.1.4 IO接口板卡 |
| 6.1.5 一体化控制器硬件平台实物 |
| 6.2 系统低压电源测试 |
| 6.3 系统通信测试 |
| 6.3.1 STM32F407与FPGA并口通信测试 |
| 6.3.2 相电流采样测试 |
| 6.3.3 Ether CAT通信测试 |
| 6.4 控制器整机温升测试 |
| 6.5 系统指标测试 |
| 6.5.1 Ether CAT在线波形测试 |
| 6.5.2 电流环测试 |
| 6.5.3 速度环测试 |
| 6.5.4 位置环测试 |
| 6.6 本章小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 课题总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 作者在读研期间发表的学术论文及参加的科研项目 |
（4）基于CPAC的六自由度工业机器人控制系统设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 工业机器人技术的研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 工业机器人的发展现状 |
| 1.2.2 运动控制器的研究现状及发展趋势 |
| 1.2.3 机器人控制系统的研究现状及发展趋势 |
| 1.3 本文的研究内容和结构安排 |
| 第二章 机器人运动学建模及轨迹规划 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人运动学理论基础 |
| 2.2.1 机器人运动学方程 |
| 2.2.2 Pieper准则 |
| 2.2.3 RPY变换法 |
| 2.3 GRB4016-03-23 机器人运动学建模 |
| 2.3.1 GRB4016-03-23 机器人正运动学建模 |
| 2.3.2 GRB4016-03-23 机器人逆运动学建模 |
| 2.4 机器人轨迹规划 |
| 2.4.0 笛卡尔空间轨迹规划 |
| 2.4.1 关节空间轨迹规划 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 机器人控制系统的硬件架构及开发环境 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 机器人控制系统的总体架构 |
| 3.3 嵌入式运动控制器 |
| 3.3.1 运动控制器系统配置 |
| 3.3.2 运动控制器运动模式 |
| 3.4 伺服系统 |
| 3.5 CPAC开发平台 |
| 3.5.1 CPAC硬件开发平台 |
| 3.5.2 CPAC软件开发平台 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 机器人控制系统软件设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制系统软件架构设计 |
| 4.2.1 UI层 |
| 4.2.2 TASK层 |
| 4.2.3 MOT层 |
| 4.2.4 数据交互 |
| 4.3 机器人控制系统核心模块开发 |
| 4.3.1 读绝对值编码器模块 |
| 4.3.2 运动学模块 |
| 4.3.3 轨迹规划器模块 |
| 4.4 控制系统软件界面设计 |
| 4.4.1 机器人TASK管理界面 |
| 4.4.2 点动操作界面 |
| 4.4.3 状态管理界面 |
| 4.4.4 参数设置界面 |
| 4.4.5 单轴回零界面 |
| 4.4.6 坐标记录界面 |
| 4.4.7 示教界面 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 机器人控制系统功能验证 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 点动操作 |
| 5.3 运动学模块 |
| 5.4 单轴回零 |
| 5.5 直线运动 |
| 5.6 圆弧运动 |
| 5.7 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间主要的研究成果 |
| 致谢 |
（5）双臂机器人控制系统设计与控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内外双臂机器人研究现状 |
| 1.2.2 国内外双臂机器人控制系统研究现状 |
| 1.2.3 国内外双臂机器人控制方法研究现状 |
| 1.3 当前双臂机器人控制系统及方法存在的问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 本文章节安排 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 基于总线架构的双臂机器人控制系统设计 |
| 2.1 双臂机器人控制系统整体结构 |
| 2.2 双臂机器人硬件系统设计 |
| 2.2.1 人机界面的选型 |
| 2.2.2 嵌入式计算机的选型 |
| 2.2.3 主站控制芯片的选型 |
| 2.2.4 伺服系统的选型 |
| 2.2.5 传感器的选型 |
| 2.3 双臂机器人软件系统设计 |
| 2.3.1 软件设计模块框图 |
| 2.3.2 软件设计流程图 |
| 2.3.3 软件操作界面设计 |
| 2.3.4 机器人通用操作系统 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 双臂机器人单关节位置控制方法设计 |
| 3.1 单关节位置控制原理 |
| 3.2 单关节位置控制方法 |
| 3.2.1 传统PID控制方法 |
| 3.2.2 模糊控制方法 |
| 3.3 模糊控制器设计 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于自主研发双臂机器人的实验测试 |
| 4.1 搭建系统实验测试平台 |
| 4.1.1 测试实验任务设计 |
| 4.1.2 生产线硬件系统架构设计 |
| 4.1.3 生产线软件系统架构设计 |
| 4.2 双臂机器人装配应用示范实验 |
| 4.2.1 实验中的问题及分析解决 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（6）基于Agent的工业机器人系统软件研究与开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 工业机器人发展与现状 |
| 1.1.1 工业机器人概述 |
| 1.1.2 国内工业机器人发展现状 |
| 1.2 机器人控制器概述 |
| 1.2.1 机器人控制系统分类与特点 |
| 1.2.2 基于开放式结构的机器人控制器 |
| 1.3 课题研究内容 |
| 1.3.1 课题研究背景 |
| 1.3.2 课题解决方案 |
| 1.3.3 行文内容安排 |
| 第二章 六自由度通用型机器人运动学建模与仿真 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 机器人运动学建模 |
| 2.3 机器人正运动学求解 |
| 2.4 机器人逆运动学求解 |
| 2.5 机器人运动学仿真与验证 |
| 2.5.1 Robotics工具箱介绍 |
| 2.5.2 六自由度机器人仿真 |
| 2.5.3 机器人运动学的验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 六自由度通用型机器人轨迹规划 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 速度控制 |
| 3.3 空间轨迹规划 |
| 3.3.1 直线轨迹运动 |
| 3.3.2 圆弧轨迹运动 |
| 3.3.3 Bezier曲线轨迹运动 |
| 3.4 圆滑过渡 |
| 3.4.1 基于改进Bezier的圆滑过渡算法 |
| 3.4.2 连续轨迹的圆滑过渡算法 |
| 3.4.3 仿真与验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 系统软件框架设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Agent理论 |
| 4.2.1 Agent特点 |
| 4.2.2 Agent分类 |
| 4.2.3 Agent结构与通讯 |
| 4.3 工业机器人系统功能需求 |
| 4.4 软件框架设计 |
| 4.4.1 Agent运行机制 |
| 4.4.2 各职能Agent的设计 |
| 4.4.3 Agent间通信设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 系统软件开发与实现 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 控制系统开发平台 |
| 5.2.1 固高运动控制器 |
| 5.2.2 Windows CE操作系统 |
| 5.2.3 开发环境 |
| 5.3 界面Agent的实现 |
| 5.3.1 主界面的实现 |
| 5.3.2 配置界面的实现 |
| 5.3.3 示教界面的实现 |
| 5.3.4 作业界面的实现 |
| 5.4 规划Agent实现 |
| 5.5 控制器Agent实现 |
| 5.6 其他模块实现 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 实验验证及分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验验证 |
| 6.2.1 直线插补与S型加减速实验验证 |
| 6.2.2 连续轨迹规划与圆滑过渡实验验证 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 工作总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（7）面向工业机器人控制器的运动控制与仿真软件设计与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外工业机器人控制技术发展现状 |
| 1.2.1 国外工业机器人控制技术发展现状 |
| 1.2.2 国内工业机器人控制系统研发现状 |
| 1.3 课题来源及主要研究内容 |
| 1.3.1 课题来源 |
| 1.3.2 主要工作 |
| 1.3.3 内容安排 |
| 第二章 工业机器人控制器与RC软件的整体设计 |
| 2.1 工业机器人控制器功能需求分析与整体设计 |
| 2.1.1 工业机器人控制器的功能需求 |
| 2.1.2 工业机器人控制器功能模块划分 |
| 2.1.3 工业机器人控制器的整体设计 |
| 2.2 机器人控制(RC)软件的整体设计 |
| 2.3 机器人控制(RC)软件基本功能模块的设计 |
| 2.3.1 工业机器人参数配置与操作管理软件 |
| 2.3.2 机器人三维仿真软件 |
| 2.3.3 机器人控制管理 |
| 2.3.4 通信接口与处理 |
| 2.3.5 示教任务与再现任务控制 |
| 2.3.6 系统监控与处理 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 工业机器人参数配置与操作管理软件的开发 |
| 3.1 系统参数配置软件的实现 |
| 3.1.1 系统参数配置软件的工作原理和整体结构 |
| 3.1.2 工业机器人运动学参数配置以及VRML模型的生成 |
| 3.1.3 机器人各轴运动学限值参数的配置 |
| 3.2 虚拟示教盒的实现 |
| 3.2.1 虚拟示教盒的工作原理和整体架构 |
| 3.2.2 程序管理模块 |
| 3.2.3 变量管理模块 |
| 3.2.4 运动再现控制 |
| 3.2.5 信息报告模块 |
| 3.2.6 XML界面自动生成技术 |
| 3.3 通信接口与处理模块 |
| 3.3.1 通信接口与处理模块的实现 |
| 3.3.2 终端用户层软件与RC运行层软件通信使用的数据结构 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 工业机器人控制语言与解释执行模块设计与实现 |
| 4.1 工业机器人控制语言的设计 |
| 4.1.1 机器人控制语言的数据类型 |
| 4.1.2 机器人控制语言的指令 |
| 4.2 工业机器人控制语言解释器 |
| 4.2.1 词法分析 |
| 4.2.2 语法分析 |
| 4.2.3 语义分析与语句解释器 |
| 4.3 工业机器人控制语言解释器和运动控制与多轴插补模块的协作 |
| 4.4 工业机器人控制语言解释器的单元测试 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 工业机器人运动控制与多轴插补模块设计开发 |
| 5.1 插补器模块的详细设计 |
| 5.2 运动再现相关参数设置 |
| 5.2.1 参考系统和工具的设置 |
| 5.2.2 速度曲线的设置 |
| 5.2.3 运动学参数的设置 |
| 5.3 轨迹规划和运动学分析 |
| 5.3.1 轨迹规划 |
| 5.3.2 六轴水切割机器人的运动学分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 机器人三维仿真软件的设计实现及RC软件的集成应用测试 |
| 6.1 机器人三维运动仿真软件的设计与实现 |
| 6.1.1 机器人三维运动仿真软件的整体设计 |
| 6.1.2 加载工业机器人三维VRML模型 |
| 6.1.3 驱动三维VRML模型仿真运动 |
| 6.2 RC软件的集成应用与测试 |
| 6.2.1 系统参数配置软件测试 |
| 6.2.2 机器人三维仿真软件测试 |
| 6.2.3 虚拟示教盒测试 |
| 6.2.4 机器人运动再现测试 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者在攻读硕士期间发表的论文 |
（8）一种六轴工业机器人及多轴联动控制系统的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 多轴运动控制系统及应用 |
| 1.2 多轴运动控制器的国外研究现状 |
| 1.3 多轴运动控制器的国内研究现状 |
| 1.4 多轴运动控制器的发展方向 |
| 1.5 工业机器人本体的研究现状 |
| 1.6 课题研究意义和研究内容 |
| 1.6.1 课题研究意义 |
| 1.6.2 课题的研究内容 |
| 1.7 本章小结 |
| 第二章 机器人机械本体的设计 |
| 2.1 一种负载 6KG 的六轴机器人机械本体设计 |
| 2.3 负载 6KG 的六轴机器人机械本体的元件设计计算 |
| 2.3.1 伺服电机选型计算 |
| 2.3.2 减速器选型计算 |
| 2.3.3 同步带选型计算 |
| 2.3.4 圆锥齿轮设计计算 |
| 2.4 负载 6KG 的六轴机器人机械本体定位精度分析 |
| 2.5 负载 6KG 的六轴机器人机械本体强度和刚度计算及有限元分析 |
| 2.5.1 INVENTOR 有限元分析 |
| 2.5.2 小臂连接轴有限元分析 |
| 2.6 负载 6KG 的六轴机器人机械参数的测试 |
| 2.7 机械刚度、伺服刚度和定位精度的关系 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 多轴运动控制器的设计 |
| 3.1 先进运动控制器构架分析和选择 |
| 3.2 Windows 的实时性分析 |
| 3.2.1 Windows 的中断优先级、线程优先级和 PCI 中断 |
| 3.2.2 实时内核最高控制权获取机制 |
| 3.2.3 高精度中断源选择 |
| 3.3 多轴运动控制器总体框架和实时内核设计 |
| 3.3.1 任务控制器设计 |
| 3.3.2 运动控制器设计 |
| 3.3.3 IO 控制器设计 |
| 3.4 多轴运动控制器的 PCI 扩展卡硬件电路设计 |
| 3.5 多轴运动控制器的 Windows 用户软件设计 |
| 3.5.1 用户软件的功能和使用方法 |
| 3.5.2 动画仿真的软件设计 |
| 3.6 多轴运动控制器的扩展核心控制卡的驱动程序设计 |
| 3.6.1 WDM 驱动开发工具概述 |
| 3.6.2 共享内存的实现方法 |
| 3.6.3 中断例程实现 |
| 3.7 多轴运动控制器的扩展核心控制卡的 FPGA 程序设计 |
| 3.8 控制算法及实现 |
| 3.8.1 操作臂运动学正解 |
| 3.8.2 操作臂运动学逆解 |
| 3.8.3 关节插补脉冲生成算法 |
| 3.8.4 直线插补算法 |
| 3.8.5 圆弧插补算法 |
| 3.9 本章小结 |
| 第四章 机器人及多轴联动控制系统测试 |
| 4.1 计算性能测试 |
| 4.1.1 操作臂运动学正解计算耗时测试 |
| 4.1.2 操作臂运动学逆解计算耗时测试 |
| 4.1.3 关节插补脉冲生成算法耗时测试 |
| 4.1.4 直线插补算法耗时测试 |
| 4.1.5 圆弧插补算法耗时测试 |
| 4.2 定时精度测试 |
| 4.2.1 PCI 中断响应定时精度 |
| 4.2.2 DPC 延迟定时器定时精度 |
| 4.2.3 多媒体定时器定时精度 |
| 4.2.4 OnTimer 定时器定时精度 |
| 4.3 轨迹几何精度测试 |
| 4.4 轨迹重复精度测试 |
| 4.5 单点复定位精度测量 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 附录 1：用户软件功能说明文档 |
| 附录 2：STL 文件解析类 CMeshLoader 源代码 |
| 附录 3：驱动程序部分源代码 |
| 附录 4：FPGA 程序部分源代码 |
| 附录 5：控制算法的部分源代码 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（9）基于DSP+FPGA的开放式机器人运动控制器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 开放式运动控制系统的定义 |
| 1.3 开放式机器人运动控制器的发展现状 |
| 1.3.1 开放式运动控制系统发展现状 |
| 1.3.2 运动控制器发展现状 |
| 1.4 本课题的研究意义 |
| 1.5 本课题的研究内容 |
| 第二章 控制器体系结构研究与方案设计 |
| 2.1 基于 PC 的开放式运动控制系统体系结构的研究 |
| 2.2 基于 DSP+FPGA 的运动控制器结构形式的研究 |
| 2.2.1 基于 DSP+FPGA 的运动控制器特点 |
| 2.2.2 DSP 与 FPGA 器件选型的研究 |
| 2.3 运动控制器数据通信的研究 |
| 2.3.1 控制器的通信接口 |
| 2.3.2 控制器的通信方式 |
| 2.4 开放式机器人运动控制器需求分析 |
| 2.5 运动控制器总体方案的确定 |
| 2.5.1 开放式机器人控制系统总体结构 |
| 2.5.2 基于 DSP+FPGA 的开放式机器人运动控制器总体结构 |
| 2.5.3 基于 DSP+FPGA 的开放式机器人运动控制器软件结构 |
| 2.5.4 开放式机器人运动控制器开放性与高速控制的实现 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 运动控制器硬件结构研究与设计 |
| 3.1 基于 DSP+FPGA 的开放式机器人运动控制器硬件结构 |
| 3.2 DSP 数据处理模块的研究与设计 |
| 3.2.1 TMS320C6713 DSP 处理器的特点 |
| 3.2.2 TMS320C6713 DSP 数据处理模块的结构分析 |
| 3.3 FPGA 外围电路模块的研究与设计 |
| 3.3.1 XC3S400AFPGA 器件的特点 |
| 3.3.2 FPGA 外围电路设计 |
| 3.3.3 PC104Plus 总线通信模块的实现 |
| 3.3.4 伺服控制模块的实现 |
| 3.3.5 IO 接口模块的实现 |
| 3.3.6 D/A 接口模块的实现 |
| 3.4 电源电路模块的实现 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 运动控制算法的研究与实现 |
| 4.1 系统开发平台简介 |
| 4.2 控制器软件平台的构建 |
| 4.3 速度规划算法的研究与实现 |
| 4.3.1 梯形加减速控制的原理与实现 |
| 4.3.2 S 型加减速控制的原理与实现 |
| 4.4 轨迹规划算法的研究与实现 |
| 4.4.1 轨迹规划算法原理 |
| 4.4.2 线性插补算法的实现 |
| 4.4.3 圆弧插补算法的实现 |
| 4.5 曲线拟合法预处理技术的研究与实现 |
| 4.5.1 曲线拟合点集的选择方法 |
| 4.5.2 B 样条曲线拟合的实现 |
| 4.6 速度前瞻算法的研究与实现 |
| 4.6.1 速度前瞻算法原理 |
| 4.6.2 速度前瞻算法的实现 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 实验与结果分析 |
| 5.1 实验环境 |
| 5.2 实验与结果分析 |
| 5.2.1 速度规划的验证 |
| 5.2.2 轨迹规划的验证 |
| 5.2.3 曲线拟合预处理算法的验证 |
| 5.2.4 速度前瞻控制算法的验证 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（10）基于Windows/RTX的码垛机器人控制系统软件设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 码垛机器人 |
| 1.1.1 工业机器人的发展 |
| 1.1.2 工业机器人在物流行业中的应用 |
| 1.1.3 码垛机器人 |
| 1.1.4 码垛机器人的分类及特点 |
| 1.1.5 国内外码垛机器人的发展概况 |
| 1.2 机器人控制器技术 |
| 1.2.1 机器人控制器发展概况 |
| 1.2.2 基于开放式结构的机器人控制器的特点 |
| 1.3 课题背景 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 第二章 码垛机器人的功能分析 |
| 2.1 码垛机器人的应用及组成 |
| 2.2 机器人语言 |
| 2.3 码垛机器人的功能 |
| 2.3.1 码垛机器人的示教功能 |
| 2.3.2 码垛机器人的再现功能 |
| 2.4 运动控制功能 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 码垛机器人的机构及运动学分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 码垛机器人的本体机构及工作空间 |
| 3.3 机器人的坐标系 |
| 3.4 机器人的正运动学分析 |
| 3.5 机器人的逆运动学分析 |
| 3.6 机器人的轨迹规划 |
| 3.6.1 机器人的运动控制方式和指令类型 |
| 3.6.2 关节空间的轨迹规划 |
| 3.6.3 笛卡尔空间的轨迹规划 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 码垛机器人控制器硬件平台 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 控制器的基本组成 |
| 4.3 工业控制计算机 |
| 4.4 固高 GTS 运动控制卡 |
| 4.4.1 GTS 400 运动控制卡的主要功能 |
| 4.4.2 系统配置 |
| 4.4.3 运动模式 |
| 4.5 示教盒 |
| 4.5.1 示教盒系统硬件平台 |
| 4.6 伺服电机及伺服电机驱动器 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 码垛机器人控制系统软件平台 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 操作系统的选择 |
| 5.3 Windows 操作系统在实时性方面的缺陷 |
| 5.4 RTX 实时子系统 |
| 5.4.1 实时系统的概念 |
| 5.4.2 RTX 实现机理 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 控制系统软件实现 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 开发环境 |
| 6.3 控制系统软件体系结构设计和模块划分 |
| 6.3.1 体系结构设计 |
| 6.3.2 模块化设计 |
| 6.4 实时任务和非实时任务 |
| 6.4.1 任务划分 |
| 6.4.2 实时进程和非实时进程间的通讯 |
| 6.5 多线程技术以及各模块的线程分配 |
| 6.5.1 多线程技术的引入 |
| 6.5.2 各模块的线程分配及优先级别 |
| 6.5.3 线程之间的同步 |
| 6.6 接口层实现 |
| 6.6.1 RTX 下实现触摸屏与工控机的通讯 |
| 6.6.2 薄膜键盘与工控机的通讯 |
| 6.6.3 I/O 管理模块 |
| 6.6.4 中断处理模块 |
| 6.7 功能层实现 |
| 6.7.1 程序解释模块 |
| 6.7.2 轨迹规划模块 |
| 6.7.3 监控模块 |
| 6.8 应用层实现 |
| 6.8.1 示教模式类 |
| 6.8.2 再现模式类 |
| 6.8.3 示教盒界面 |
| 6.9 实验分析 |
| 6.9.1 定位精度 |
| 6.9.2 重复定位精度测试 |
| 6.10 实验结论 |
| 6.11 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究工作总结及创新点 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
四、Open Architecture of Single-processor Real-time Robot Control System Based on Windows NT（论文参考文献）
- [1]工业机器人控制器实时多任务软件与感知组件研究[D]. 徐鹏程. 东南大学, 2020(01)
- [2]面向集群部署的微服务架构数控系统研究[D]. 刘建康. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [3]机器人轨迹与伺服一体化控制器设计与实现[D]. 何佳欢. 杭州电子科技大学, 2020(02)
- [4]基于CPAC的六自由度工业机器人控制系统设计与实现[D]. 肖凡. 湖南工业大学, 2019(01)
- [5]双臂机器人控制系统设计与控制方法研究[D]. 陈丹惠. 东南大学, 2017(12)
- [6]基于Agent的工业机器人系统软件研究与开发[D]. 于佳琳. 上海交通大学, 2016(03)
- [7]面向工业机器人控制器的运动控制与仿真软件设计与实现[D]. 王侦. 东南大学, 2015(08)
- [8]一种六轴工业机器人及多轴联动控制系统的研究[D]. 华磊. 华南理工大学, 2014(01)
- [9]基于DSP+FPGA的开放式机器人运动控制器的研究[D]. 林瀚. 华南理工大学, 2013(01)
- [10]基于Windows/RTX的码垛机器人控制系统软件设计[D]. 张明勇. 上海交通大学, 2013(02)