工业机器人运动控制系统讨论论文

工业机器人运动控制系统讨论论文

 

摘要:随着时代的进步,社会开始普及机器人产品。 产品性能直接影响社会发展水平,机器人技术需要及时转型和创新。 工业机器人已广泛应用于航空航天、工业生产等行业。 因此,未来开发和研究六自由度工业机器人运动控制系统显得尤为重要。

工业机器人的运动控制系统探讨论文/

关键词:六自由度; 工业机器人; 运动控制系统

工业机器人是自动化工业系统中不可或缺的装备,为人类社会进步和历史发展奠定了基础。 随着社会生产力的整体提高,需要越来越多的劳动力,重复劳动问题逐渐凸显。 为了有效解决上述问题,机器人是一个很好的措施。 工业机器人的研究虽然取得了一定的成果,但与国外发达国家相比还存在一定的差距。 因此,有必要对六自由度工业机器人进行深入研究,重点关注运动控制系统。

1 运动控制系统设计基本方案

控制系统基于六自由度工业机器人的基本系统构建。 六自由度工业机器人运动控制系统主要包括软件和硬件两部分。 该软件主要完成机器人轨迹规划、解码分析程序、插补运算、机器人运动学的正解和逆解,驱动机器人末端及各关节的运动。 它是系统的核心部分。 硬件主要是为构建运动控制系统提供物质支撑[1]。

2硬件控制系统设计

以六自由度工业机器人为前提,采用ARM工业计算机设计系统方案。 下位机模块为DMC-2163控制卡。 以太网工控机可以向DMC-2163提供相应的命令,DMC-2163根据命令执行程序,并发出控制信号。 使用伺服放大器对系统进行放大后,驱动设备的所有电机都会运转,以保证所有环节都能运动。 工业机器人通过DMC-2163传输电机编码器的位置信号,然后利用以太网进行反馈,保证机器人的实际情况能够实时监控和显示。 一、DMC-2163控制卡。 在设计系统硬件时,采用Galil生产的DMC控制器,确保其能够有效满足设计的性能和精度要求。 选择DMC-2163控制器来设计六自由度工业机器人。 根据系统API二次开发工控机。 二、嵌入式ARM工业计算机。 实际运行中,为了满足系统高性能、可靠性和稳定性的要求,采用嵌入式Freescale IMx6工控机,主频为1.2GHz。 Cortex-A9作为CPU,拥有丰富的硬件资源,完全可以满足设计六自由度机器人的需求[2]。

3控制系统软件设计与实现

3.1 实现NURBS插值,根据系统给出的控制顶点、节点向量和权重因子来确定NURBS曲线。 插值NURBS曲线的关键实际上是利用插值周期范围内存在的阶梯折线段来计算NURBS曲线。 因此,要进行逼近,想要实现NURBS插补,需要有效解决致密化参数和轨迹计算两个方面。 首先,致密化参数。 实际上就是根据给定的补偿在空间轨迹上映射参数空间,并利用给定的步长计算新的点坐标和参数增量。 第二,轨迹计算。 实际上,在体现空间返回轨迹时,合理利用参数空间坐标进行逆向映射,即可得到对应的映射点,即插补轨迹的新点坐标。 为了有效提高插值的实时性和速度,需要进行预处理以保证计算量能够减少。 通过Adams算法,将前向差分和后向差分有机地结合起来进行计算,保证能够避免计算出隐式复杂的方程。 为了保证插值计算能够有效进行,设计过程中通过Matlab平台进行仿真处理[3]。 3.2 实现ARM工控机,展示基于ARM工控机的六自由度工业机器人运动控制系统软件。 在实际操作中,开发软件环境是首要问题。 Linux系统安装在FreescaleIMx6中,形成ubuntu版本的控制系统,并将系统移入嵌入式Qt,并在ubuntu中纳入DMC控制器中的Linux库[4]。

使用图形用户界面进行软件设计,在构建主框架时正确使用QMainWindows。 为了充分实现系统各模块的基本功能,需要合理使用QDialog和QWidget类,通过Qt信号、配置文件、事件管理、全局变量等展现模块的信息交换功能。 该控制软件系统包括以下几个方面:一是文档管理模块。 文档管理模块可以保存文件和重建文件。 它是一个可以被DMC-2163解析的文档二字符指令集,从而可以轻松地控制代码测试机器人的轴[5]。 其次,与下位机的通信模块,这部分实际上是使用DMCComandOM()函数来获取编码器值的关节角度数据,在计算运动轨迹时应用正向和反向运动学,在计算运动轨迹时使用DMCdownloadFile()函数同时。 将运动指令下载到控制器。 三、人机界面模块。 该模块主要用于更新和显示机器人的运动状态。 此外,还可以设置用户输入的数据,保证机器人的基本情况得到实时监测和控制。 第四,运动学分析模块根据末端连杆的姿态和位置,通过逆解计算出机器人的旋转角度。 在计算出的关节旋转角度的基础上,求解机器人在空间中的姿态和位置的方法是运动学正解。 机器人正确运行的前提是运动学分析模块,它分析机器人的目标点是否符合实际情况,以确保错误能够得到及时纠正。

五、轨迹规划模块。 该模块可以为完成基本的运动操作提供基础。 不仅可以完成圆弧运动和直线运动,还可以进行NURBS插补,保证曲线运动能够自如地进行。 第六,当机器人完成非常复杂的再现和示教操作时,利用再现模式界面自动操作示教动作。 七是建立制度。 设计过程中,要对系统进行合理的设置,如限制运动权限、进入系统的密码、机器人系统参数等。设置系统参数时,可在六大方面实现控制系统软件的基本功能。 -工业机器人的自由度保证了控制软件系统设计的通用性。 八、状态显示模块。 该模块可以具体显示已完成作业的进度、机器人安装的姿态和位置以及控制器I/O。 第九,设置机器人参数。 一般来说,主要包括伺服驱动器倍频比/分频比和运动学DH参数。 六自由度工业机器人的设计结构取决于DH参数; 机器人DMC控制卡发射单个脉冲过程中各关节的旋转角度取决于倍频/除频比[6]。 3.3 运行系统软件软件控制系统设计中的各个模块测试成功后,可以合理地应用在程序的主框架中,以方便机器人系统的设计和实现。 系统软件测试成功后,具备了运动控制系统的基本功能。

4。结论

综上所述,在基于现有六自由度机器人系统设计运动控制系统时,嵌入式ARM工控机和DMC-2163控制卡是硬件系统设计的关键。 在Ubuntu的基础上构建Qt平台,此时合理、科学地设计软件系统。 此外,控制系统中集成了NUBRS插值计算方法,保证机器人末端能够在轨迹空间中形成自由曲线轨迹。 该运动控制系统为机器人提供了图形化界面,能够为系统操作提供较好的可扩展性和较高的通用性,操作起来也非常方便。 因此,该运动控制系统的应用前景广阔。

参考

[1] 张鹏程,张铁。 基于向量积法的六自由度工业机器人雅可比矩阵求解及奇异构型分析[J]. 机械设计与制造,2011(8):152-154。

[2] 张鹏程,张铁。 基于包络法的六自由度工业机器人工作空间分析[J]. 机械设计与制造,2010(10):164-166。

[3]倪守东,丁德建,张​​敏,等.具有视觉功能的六自由度工业机器人的研制[J]. 制造自动化,2012,34(24):1-4,9。

[4]吴英东. 六自由度工业机器人结构设计与运动仿真[J]. 现代电子技术,2014(2):74-76。

[5] 田东升,胡明,邹平,等。 基于ANSYS的六自由度工业机器人模态分析[J]. 力学与电子学,2012(2):59-62。

[6] 栾本彦,孙守群,田克吉,等。 六自由度工业机器人位姿误差补偿方法[J]. 信息技术,2015(1):191-194。

【工业机器人运动控制系统讨论论文】相关文章:

工业机器人开放控制系统研究论文04-14

工业以太网控制系统论文04-01

基于MDA论文11-01的机器人运动控制系统建模方法分析

论文探讨工业4.0理念下工业设计的变革 04-21

智能照明控制系统节能设计讨论论文04-18

工业工程专业教学改革论文08-03

论文04-01:遗传算法在机器人控制系统优化设计中的作用

工业企业绩效管理方法论文06-29

探讨中药制药工程科技创新战略与产业转型11-05