国际热核聚变实验堆计划是目前全球规模***大，影响***深远的国际科研合作项目之一，其装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。为保证磁约束聚变装备的完好与正常运行，需要对其部件的性能状态进行在线监测与智能维护，由于核反应堆具有核辐射、高温等环境特点，因此其日常维护需要借助工业机器人才能实现。本项目设计了12自由度的工业机器人，模拟真实托克马克腔内的维护任务，为实际工程应用提供理论基础与参考。本文研究了机器人的建模与轨迹规划问题，建立了基于EtherCAT总线的控制系统。主要工作如下： 1.采用D-H方法进行了大臂和小臂关节的运动学建模与仿真，考虑到小臂的实时性和避障要求，使用三次样条插值进行了关节空间的轨迹规划。 2.根据EtherCAT总线特点，构建了控制系统的主站和从站。主站以装有TwinCAT3软件的工业PC为核心，使用C++程序编写了关节运动控制算法，基于R3IO接口实现了C++程序和软件PLC模块的实时通信。从站由支持EtherCAT总线的伺服驱动器、电机、编码器以及I/O模块组成，利用耦合模块实现了控制系统的网络拓扑和不同协议间的转换，设计了驱动器和电机、编码器的电路连接，通过驱动器端口实现了编码器信息的采集与反馈。 3.基于搭建的机器人控制平台，进行了控制系统测试。采用Wireshark软件分析了网络的通信质量。测试结果表明轨迹规划算法适用于本文研究的机器人关节，EtherCAT网络具有很好的实时性和稳定性，在高速的数据交换中，网络延迟在μs级别，满足控制系统要求。

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                                                                             本文摘自：网络     时间：2020-12-15