[发明专利]一种基于模型设计的机械臂控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模型设计的机械臂控制方法，具体按照以下步骤实施：根据机械臂的用途以及功能，用SOLIDWORK软件对机械臂进行三维模型设计得到CAD文件；对得到的机械臂CAD文件配置导出URDF文件，导入ROS系统中的GAZEBO软件得到机器人模型，导入MATLAB软件中的SIMULIKN模块得到机器人模型；使用RVIZ软件对得到GAZEBO软件中的机器人模型进行运动规划验证其正确性，使用MATLAB软件中的SIMULINK设计机械臂运动规划验证模型验证得到的SIMULINK机器人模型进行运动规划验证其正确性，最后使用MATLAB软件中设计的MATLAB与ROS联合仿真的模型验证半实物仿真模型的正确性；实现物理样机测试运动学轨迹规划，验证物理样机的可靠性，完成机械臂控制。解决了现有技术中存在的易出错导致开发反复调试的问题。

技术领域

本发明属于机器人开发技术领域，涉及一种基于模型设计的机械臂控制方法。

背景技术

机械臂是机器人的一个分支，随着时代发展，在工业场景中应用广泛的机械臂逐渐应用在各种生活场景中，作为多用途的服务型机器人，为人类的生活提供更多的便利。机械臂的市场前景广阔，其具有应用多样化和应用快速化的特点，蓬勃发展的同时也带来了许多挑战，对于传统的设计开发以及应用过程提出了更高的要求。

传统的开发设计一般首先在MATLAB的SIMULINK软件中进行数学模型仿真研究，对控制算法进行正确性验证，当仿真结果与设计要求吻合时，再将算法改成C语言代码，结合硬件设备的底层驱动程序，在硬件设备上实现，完成编程、编译、调试等步骤。

传统的设计开发流程中存在着诸多问题，开发过程过于冗杂造成开发周期过长而且易出错导致开发反复调试，具体问题主要体现在以下方面，一方面传统编程所使用的复杂的计算机语言对开发者的能力有着更高的要求，在编程过程中，不断出现错误需要修正，一方面传统开发过程中带来的错误会导致硬件设备的损坏，更甚会对开发者人身安全造成威胁。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于模型设计的机械臂控制方法，解决了现有技术中存在的易出错导致开发反复调试的问题。

本发明所采用的技术方案是，本发明一种基于模型设计的机械臂控制方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、模型设计阶段，根据机械臂的用途以及功能，用SOLIDWORK软件对机械臂进行三维模型设计得到CAD文件；

步骤2、模型导出阶段，对步骤1得到的机械臂CAD文件配置导出URDF文件，导入ROS系统中的GAZEBO软件得到机器人模型，导入MATLAB软件中的SIMULIKN模块得到机器人模型；

步骤3、模型验证阶段，使用RVIZ软件对步骤2中得到GAZEBO软件中的机器人模型进行运动规划验证其正确性，使用MATLAB软件中的SIMULINK设计机械臂运动规划验证模型验证步骤2中得到的SIMULINK机器人模型进行运动规划验证其正确性，最后使用MATLAB软件中设计的MATLAB与ROS联合仿真的模型验证半实物仿真模型的正确性；

步骤4、实现物理样机测试运动学轨迹规划，验证物理样机的可靠性，完成机械臂控制。

本发明的特点还在于：

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1、根据机械臂的用途及功能需求，通过SOLIDWORK软件设计出机械臂的三维模型CAD文件，驱动器选择总线舵机，处理器选择DSP控制器，该处理器在SIMULINK库中有仿真模型并且性能强大，传感器根据机械臂功能按需选择；

步骤1.2、根据步骤1.1中所设计的机械臂，使用3D打印机打印出机械臂的外部配件，使用步骤1.1中的驱动器和处理器以及传感器进行组装，组装出所需要的物理样机。

步骤2具体按照以下步骤实施：