本文摘要：

本文主要是对五轴混联机器人进行了运动学分析、控制系统的搭建与调试、结合虚拟样机的界面设计以及样机的实验研究，论文完成的主要工作如下：

（1）完成了五轴混联机器人运动学的计算。利用几何法与迭代法建立以杆长和转动关节角度作为输入的运动学正解模型用来确定机构的初始位置，在对比以上几种算法后，挑选了较为方便控制的正解与反解算法，又建立了混联机器人反解模型，以确定机构运动需要移动的距离和转动的角度，并转化输入到机构中。

（2）搭建完成了控制系统与电机。根据混联机器人的运动关系，安装完成五个电机与一个电主轴，再利用三个编码器测量和反馈来加强运动的精准性，之后利用总线控制模式设计出电路后，再利用ServoStudio  2设置好驱动器环境与设定，最后写入正反解实现机构的整体运动，写入运动程序完成运动过程。

（3）完成了五轴混联机器人虚拟样机与上位机的开发。将虚拟样机与上位机的结合，虚拟样机技术可以利用虚拟环境在可视化方面的优势和其在可交互式探索虚拟物体功能，对机器人进行集合、功能、制造及控制程序等多方面的交互建模与分析。（4）完成了样机尺寸参数的标定。对2UPU-SP+RR利用激光跟踪仪标定过程，误差补偿以及运动测试，对机构进行仿真模拟，得出加工所需的前提操作，为后续机构的加工以及使用奠定了基础。

主要创新点如下：

（1）在五轴混联机器人正解的分析上，正解计算利用了几何法求出杆长与角度为输入的解析解，避免了迭代法寻优的麻烦，又利用了牛顿迭代法求解出数值解，在控制学上使用牛顿迭代法计算正解算法，同时利用杆长与角度为输入的正解解析解的算法进行修正，且角度为输入的正解解析解可以反馈到虚拟样机中进行加工的预操作和预感知。

（2）利用总线控制简化了控制电路，方便了后续控制，利用角度编码器的负反馈增加了机构控制运动的精准性，同时将PMAC原本的运动程序与G代码相结合，完成了G代码这种应用较为广泛的代码的控制。

本文五轴混联机器人控制系统设计与实验研究，虽然取得了一些研究成果，但仍存在以下工作有待于进一步研究：

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