本章通過(guò)分析精工系統(tǒng)的接口，在介紹SERCOS-III接口的基礎(chǔ)上，給出了 基于SERCOS-III接口的五軸精工加工中心的精工系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，并對(duì)PLCI/0接 口硬件和軟件流程進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了軟PLC系統(tǒng)與I/O輸入輸出模塊的數(shù)據(jù) 交換。
本課題來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人預(yù)研項(xiàng)目，并由寧波市國(guó)際合作項(xiàng)目 (2014D10008)、精工一代機(jī)械產(chǎn)品創(chuàng)新應(yīng)用示范程(2014BAZ04784)、精密驅(qū)動(dòng)控制技 術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)(2012B82005)和寧波市自然科學(xué)基（2014A610084)支持。
并聯(lián)機(jī)構(gòu)（ParallelMechanism)是由兩個(gè)或兩個(gè)以上開(kāi)環(huán)運(yùn)動(dòng)鏈連接靜平臺(tái)和動(dòng)平 臺(tái)，并且具有兩個(gè)或兩個(gè)以上自由度的閉環(huán)機(jī)構(gòu)，它是機(jī)構(gòu)學(xué)的一個(gè)重要分支。
本章主要對(duì)平面兩自由度高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人Delta進(jìn)行了機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力 學(xué)分析，對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)器人的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了闡述，指出了機(jī)器人特色，對(duì)其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué) 逆解和運(yùn)動(dòng)學(xué)正解分析，得到了相應(yīng)的位移、速度、加速度表達(dá)式，利用拉格朗日方法 對(duì)機(jī)器人進(jìn)行了簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)分析，得到了簡(jiǎn)化的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式。最后，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行 了工作空間分析和奇異位形分析，從理論上得到了機(jī)器人的工作空間和奇異位形。
按照使用的軌跡規(guī)劃樣條函數(shù)次數(shù)分類，可以將軌跡規(guī)劃樣條函數(shù)分為一次、二次、 三次、五次和多次。一次樣條函數(shù)軌跡規(guī)劃法又稱為速度常系數(shù)軌跡規(guī)劃法，該方法中 速度作為常數(shù)，位置是時(shí)間的的一次線性函數(shù)，當(dāng)速度突變時(shí)加速度無(wú)窮大，隨后加速 度變?yōu)榱?，由于理論上無(wú)窮大的加速突變會(huì)對(duì)系統(tǒng)造成很大沖擊，因此，在機(jī)器人的軌 跡規(guī)劃中，很少使用一次樣條函數(shù)。
本章使用三種方法對(duì)Delta兩自由度高速并聯(lián)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了合理的軌跡規(guī)劃， 分別是關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)優(yōu)化、工作空間軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)優(yōu)化、關(guān)節(jié)空 間和工作空間的混合軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)優(yōu)化。
經(jīng)過(guò)研宄生期間的不懈努力，在Delta機(jī)器人的設(shè)計(jì)中，結(jié)合了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng) 力學(xué)理論、高等動(dòng)力學(xué)、機(jī)器人軌跡規(guī)劃理論、Linux系統(tǒng)、機(jī)器人操作系統(tǒng)ROS、電 氣控制硬件等相關(guān)技術(shù)，順利完成了機(jī)器人的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)工作，取得的成果如下：
本文利用ADAMS軟件進(jìn)行建模，在View中建立簡(jiǎn)易的爬行模型后，調(diào)整影響系 統(tǒng)產(chǎn)生爬行的各項(xiàng)參數(shù)，在View界面中進(jìn)行仿真分析，通過(guò)外加振動(dòng)源和PID控制系 統(tǒng)的方法，來(lái)分析對(duì)爬行的改善情況，由此確定來(lái)判定能否最終達(dá)到抑制爬行的目的。
通過(guò)上一章對(duì)影響爬行因素的各個(gè)單一因素分析后，對(duì)爬行改善效果不理想。由于 爬行是一種摩擦自激振動(dòng)，由此想到可以利用外加力或外加振動(dòng)源來(lái)抵消工作臺(tái)在出現(xiàn) 爬行時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)[33~45]，即外加激振器或者利用其他方法來(lái)達(dá)到要想的效果。在 ADAMS/View中加入正弦力（相當(dāng)于加入的簡(jiǎn)諧振動(dòng)）或一種振動(dòng)源的形式來(lái)模擬在現(xiàn) 實(shí)中機(jī)床工作時(shí)外加振動(dòng)的情況，輸入不同的外加振動(dòng)源，分別分析它們對(duì)爬行現(xiàn)象的 改善情況。
常規(guī)連續(xù)系統(tǒng)中，PID控制器對(duì)輸入的誤差信號(hào)進(jìn)行比例、積分和微分運(yùn)算，從而 給出控制信號(hào)。PID控制是一種簡(jiǎn)單有效的控制算法，魯棒性（穩(wěn)定性）強(qiáng)，對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò) 程無(wú)需知道太多便可以達(dá)到比較滿意的控制效果，正好適合爬行的ADAMS仿真模型。 圖5.2中整個(gè)框內(nèi)是個(gè)為PID控制器，，PID控制器的輸出值_取決于系統(tǒng)給定值咐 和系統(tǒng)輸出值的偏差eW、偏差的積分、偏差的微分的線性加權(quán)組合。
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