由于Delta機(jī)器人使用的直驅(qū)力矩電機(jī)精度較高，其旋轉(zhuǎn)編碼器的精度高達(dá) 405000c〇Unt, —般的伺服驅(qū)動(dòng)器難以達(dá)到如此高的控制精度，Copley驅(qū)動(dòng)器是使用成熟 的一類高性能驅(qū)動(dòng)器，其交流伺服驅(qū)動(dòng)器體積緊湊、輸出功率大并滿足所需的高精度控 制要求，所以選擇了 Copley交流伺服驅(qū)動(dòng)器對(duì)高精度直驅(qū)力矩電機(jī)進(jìn)行PID控制。
軌跡規(guī)劃是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解、正解的實(shí)際工程應(yīng)用，分析機(jī)器人的軌跡特點(diǎn)及其 應(yīng)用場合，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行合理的軌跡規(guī)劃是機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制的基礎(chǔ)。因此，軌跡規(guī)劃算 法的好壞直接影響了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)性能[44_45]，軌跡規(guī)劃在非線性系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)中占 有不可替代的作用[46_47]。一方面，軌跡規(guī)劃結(jié)果可以作為前饋項(xiàng)與反饋控制一起構(gòu)成兩 自由度控制，從而獲得更好地運(yùn)動(dòng)控制性能；另一方面，最優(yōu)軌跡規(guī)劃與最優(yōu)控制具有 一致性，借助最優(yōu)的軌跡規(guī)劃結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)滿足各種約束并具有特定優(yōu)化指標(biāo)的運(yùn)動(dòng) 控制。
該課題的主要研宄成果為軌跡規(guī)劃方法，軌跡規(guī)劃涉及到機(jī)器人的機(jī)構(gòu)學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、 動(dòng)力學(xué)等內(nèi)容，其研究成果可用于軍事機(jī)器人相關(guān)領(lǐng)域，例如，火炮自動(dòng)裝填系統(tǒng)、遙 控武器站直瞄系統(tǒng)、直線彈射系統(tǒng)等。
運(yùn)動(dòng)學(xué)分析一直是并聯(lián)機(jī)器人研究的關(guān)鍵問題，并聯(lián)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)求解可分為： 運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解和運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。運(yùn)動(dòng)學(xué)逆解是指在己知末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡、方向及其時(shí) 間導(dǎo)數(shù)的情況下，求解各個(gè)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的變量值及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)，它包括位置、速度和加速 度逆解。運(yùn)動(dòng)學(xué)正解是指在已知各驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)變量值及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)的情況下，求解末端執(zhí) 行器的運(yùn)動(dòng)軌跡、方向及其時(shí)間導(dǎo)數(shù)，因此它包括位置、速度和加速度正解。
機(jī)器人的工作空間分為可達(dá)工作空間、靈巧工作空間、全局工作空間?？蛇_(dá)工作空 間是機(jī)器人末端執(zhí)行器可達(dá)位置點(diǎn)的集合；靈巧工作空間是在滿足給定位姿范圍時(shí)機(jī)器 人末端執(zhí)行器可達(dá)點(diǎn)的集合；全局工作空間是給定所有位姿時(shí)機(jī)器人末端執(zhí)行器可達(dá)點(diǎn)的集合。
Delta機(jī)器人軌跡規(guī)劃目標(biāo)如下所示：滿足部分軌跡精確要求，滿足與時(shí)間相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)位與速度要求；進(jìn)行軌跡優(yōu)化，降低系統(tǒng)中關(guān)鍵零部件的受力與沖擊；提高系統(tǒng)整體的速度、精度與部件壽命。
DMC-18X2系列運(yùn)動(dòng)控制卡可直接插入到PCI總線，具有高速通信、非易失程序存 儲(chǔ)器、高速編碼器反饋接收、高抗干擾性（EMI)等強(qiáng)大功能。DMC-18X2專為解決復(fù) 雜運(yùn)動(dòng)難題而設(shè)計(jì)，能夠用于涉及JOG、PTP定位、多軸聯(lián)動(dòng)、矢量定位、電子齒輪同 步、電子凸輪、多任務(wù)、輪廓運(yùn)動(dòng)等。控制器通過可編程加減速對(duì)軌跡進(jìn)行平滑處理， 可大大減小運(yùn)動(dòng)沖擊。為了滿足復(fù)雜輪廓平滑跟蹤，DMC-18X2還提供無限直線、圓弧 線段的矢量進(jìn)給。
本章主要闡述了 Delta機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，簡要的介紹了離線軌跡規(guī)劃和實(shí)時(shí) 在線軌跡規(guī)劃的應(yīng)用場合，并對(duì)兩種軌跡規(guī)劃的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了陳述，在Linux系統(tǒng)的機(jī) 器人操作系統(tǒng)ROS下搭建了機(jī)器人的軟硬件，編寫了機(jī)器人的Galil運(yùn)動(dòng)控制卡程序， 從Copley驅(qū)動(dòng)器中分別讀取了三種軌跡規(guī)劃方法得到的運(yùn)動(dòng)控制曲線參數(shù)，證明了三 種軌跡規(guī)劃方法的實(shí)用性，并對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，得到了關(guān)節(jié)空 間和混合空間的軌跡規(guī)劃方法更適合機(jī)器人實(shí)際控制的結(jié)論。最后，為了實(shí)現(xiàn)用戶友好 型操作，編寫了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制GUI界面。
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上述Delta機(jī)器人的關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)軌跡優(yōu)化模型是對(duì)關(guān)節(jié)空間驅(qū)動(dòng) 電機(jī)的軌跡規(guī)劃及其動(dòng)力學(xué)優(yōu)化模型，動(dòng)力學(xué)優(yōu)化后，減小了所需驅(qū)動(dòng)電機(jī)力矩和功率 的峰值。由圖3-12可知，關(guān)節(jié)空間軌跡規(guī)劃擬合曲線經(jīng)過運(yùn)動(dòng)學(xué)正解轉(zhuǎn)換得到的工作空 間擬合曲線，在末端執(zhí)行器豎直方向運(yùn)行階段，x方向的速度、加速度擬合曲線稍有抖 動(dòng)，擬合曲線的加速度峰值相差較大。考慮到工作空間的各種情況，例如，在某些特殊 情況下，抓取和釋放物體時(shí)豎直運(yùn)行階段水平方向不能抖動(dòng)，工作空間擬合曲線的加速 度峰值要求在一定范圍內(nèi)等，即要求機(jī)器人具有良好的工作空間性能。由于在工作空間 內(nèi)進(jìn)行軌跡規(guī)劃得到的擬合曲線一般具有良好的工作空間性能，為了實(shí)現(xiàn)上述要求，本 小節(jié)將對(duì)Delta機(jī)器人進(jìn)行工作空間的軌跡規(guī)劃。