基于PLC的直角坐標(biāo)中國象棋機(jī)器人(共7頁)

1、三軸伺服機(jī)器人設(shè)計(jì)(shj)與應(yīng)用摘要(zhiyo)：本文提出(t ch)了一種新的三軸全伺服機(jī)器人的設(shè)計(jì)。詳細(xì)的設(shè)計(jì)工作包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和三個(gè)相互垂直的工具。機(jī)器人的所有軸都是由交流同步伺服電機(jī)驅(qū)動的。這是基于機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)與DSP和可編程邏輯器件(CPLD)設(shè)計(jì)的。DSP TMSF2812用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理和人工機(jī)器接口。使用CPLD進(jìn)行邏輯計(jì)算和控制運(yùn)行軌跡。實(shí)驗(yàn)表明,該機(jī)器人可以精確地在預(yù)先設(shè)計(jì)軌跡上移動，三維空間速度和準(zhǔn)確度高。關(guān)鍵詞：三軸伺服機(jī)器人，注塑模具機(jī)器人，機(jī)器人控制，運(yùn)動控制，工業(yè)機(jī)器人簡介自1961年以來,第一個(gè)機(jī)器人Unimation發(fā)生在麻省理工學(xué)院(MIT)

2、,越來越多的工作不斷投資于研究和開發(fā)工業(yè)機(jī)器人。關(guān)鍵應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)是材料處理、采摘、包裝、堆垛、焊接、繪畫、上膠、密封和裝配在各種行業(yè)。在塑料加工行業(yè),注塑模具機(jī)器人可用于等廣泛的領(lǐng)域涵蓋的標(biāo)簽,從機(jī)器零件的自動切割和自動外賣,等1。它已被證明加強(qiáng)戲劇性的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量為工人,實(shí)現(xiàn)一個(gè)更健康的環(huán)境。根據(jù)提供的數(shù)據(jù)CPPIA(中國塑料加工工業(yè)協(xié)會),作為最大的塑料工業(yè)基地,全國塑料機(jī)器的潛在需求將達(dá)到to100,000單位從75000年的75000輛。在這些機(jī)器人,模具機(jī)器的訂單和銷售額將占38%左右。假設(shè)只有30%的這些新增加的機(jī)器將配備注塑模具機(jī)器人,約11400機(jī)器人將提供給中國。今天

3、,注射模具的主要職業(yè)機(jī)器人形式進(jìn)口歐盟,日本或中國臺灣。本文提出了一種新的三軸全伺服機(jī)器人的設(shè)計(jì),包括機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)器人控制和一些實(shí)驗(yàn)測試。所有軸的機(jī)器人是由交流伺服電機(jī)驅(qū)動的。它可以精確地移動在預(yù)先設(shè)計(jì)軌跡具有高速度和準(zhǔn)確性。II. 機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)和AC電力驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這個(gè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)可以被分為四個(gè)部分:機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)、氣動電路設(shè)計(jì),機(jī)器人控制的設(shè)計(jì)。從圖1,機(jī)器人設(shè)計(jì)在這個(gè)項(xiàng)目中包含了一個(gè)垂直的手臂,一個(gè)橫向的手臂,導(dǎo)線臂和底座。開始的機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動特征和運(yùn)動學(xué)的分析和仿真不同的負(fù)載。這些工作的目的是設(shè)計(jì)一個(gè)最優(yōu)的機(jī)器人用簡單,可靠性高。機(jī)械結(jié)構(gòu),輕重量和高強(qiáng)度的鋁擠

4、壓件,夾具和夾具詳細(xì)考慮顯式結(jié)構(gòu)。電力驅(qū)動系統(tǒng),設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)如何選擇交流伺服系統(tǒng),電力驅(qū)動的方法和指導(dǎo)機(jī)制。的原因一般交流伺服系統(tǒng)可以滿足控制精度要求,可靠性和使用壽命的主要考慮因素是交流伺服電動機(jī)。這里,三角洲ASD-A0721LA用于機(jī)器人的伺服GYC401DC導(dǎo)線軸和富士系統(tǒng)的縱向和橫向的手臂分離。完整(wnzhng)的三軸伺服自動機(jī)器人三個(gè)軸的運(yùn)動機(jī)制通過還原劑手臂由交流伺服電機(jī)驅(qū)動。不同的是,在三個(gè)軸有一個(gè)同步帶導(dǎo)線軸移動和其他兩個(gè)軸是由高質(zhì)量的齒輪齒條。機(jī)器人航空電路由空氣源、氣缸、電磁閥、真空噴射器。詳細(xì)計(jì)算空氣動力學(xué)部分繼續(xù)運(yùn)動,空氣消耗量和空氣負(fù)壓迎頭趕上(yng tu gn s

5、hng)的最大負(fù)載,氣動回路設(shè)計(jì)適合機(jī)器人自動化需求和SMC氣動產(chǎn)品使用日本制造。III. 機(jī)器人控制系統(tǒng)(kn zh x tn)在模具注塑機(jī)器人控制,半睜循環(huán)位置伺服可以提供一個(gè)良好的精度和更好的動態(tài)性能與開環(huán)控制和可以實(shí)現(xiàn)簡單而閉環(huán)控制。通過這種方法,每個(gè)軸位置計(jì)算間接三臂實(shí)時(shí)穩(wěn)定的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測位置傳感器在每個(gè)軸。最后控制系統(tǒng)塊圖2所示機(jī)械系統(tǒng)半睜循環(huán)機(jī)器人控制塊為核心的機(jī)器人運(yùn)動控制用于控制三個(gè)伺服和電磁價(jià)值、電源、接觸器和用戶指揮官準(zhǔn)確、迅速。根據(jù)每一塊的功能,機(jī)器人控制器主要分為控制單元和單元。第一單元是采樣和處理信號,任何兩個(gè)規(guī)劃軌跡的三軸或整個(gè)三個(gè)武器和機(jī)器人之間的通信控制和

6、人機(jī)界面(HMI)。這決定,CPU的計(jì)算速度,它的外圍資源,內(nèi)存大小和中斷隊(duì)伍能力是最重要的方面,選擇CPU。外圍的主要內(nèi)容包括電源優(yōu)化設(shè)計(jì),信號調(diào)節(jié)電路,從光電編碼器讀取數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和與MODBUS通信協(xié)議。如體系結(jié)構(gòu),DSP的TMSF2812負(fù)責(zé)溝通、HMI控制和宏觀和EPM7256負(fù)責(zé)伺服電機(jī)控制加代和邏輯保護(hù)(4、5)。在圖3中,TMS2812由TI是用來完成軌跡規(guī)劃和自動保護(hù)。伺服電機(jī)的狀態(tài)信息是通過電動機(jī)伺服反饋(fnku)。結(jié)合機(jī)器人控制指揮官,比如開始位置和結(jié)束位置,順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn),加速或減速的速度,慢跑或緊急停車信號。通過這種方式,實(shí)時(shí)保證。檢測每個(gè)軸伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置

7、準(zhǔn)確、快速精確的位置伺服系統(tǒng)是關(guān)鍵。這兩種方法都需要設(shè)計(jì)的信號轉(zhuǎn)換(zhunhun)電路差模信號模式,電隔離電路,discrim塑造和階段機(jī)器人嵌入式控制系統(tǒng)(kn zh x tn)基于DSP和CPLD交來自光電編碼器的信號轉(zhuǎn)換電路編程邏輯設(shè)備EPM7256-5N由Altera復(fù)雜性。該集成電路由256塊,等于5000多個(gè)邏輯門。它的最大延遲時(shí)間只有5 ns使得設(shè)計(jì)與高頻計(jì)數(shù)175.4 MHz。因?yàn)檫@些特性的邏輯門數(shù),操作頻率、100 I / O銷和重復(fù)編程,EPM7256設(shè)計(jì)閱讀(yud)遇到輸入/輸出,生成伺服驅(qū)動脈沖和輸入或輸出數(shù)字信號。IV. 機(jī)器人控制系統(tǒng)(kn zh x tn)軟件

8、設(shè)計(jì)機(jī)器人控制軟件主要由DSP控制器編程,編程邏輯器件(CPLD)編程復(fù)雜性和手動操作編程。答:主要控制單元編程在圖5中,起來之后,一些初始化步驟包括控制核心(hxn)和I / O端口進(jìn)行。最后,軟件將一步死循環(huán)的插值算法定期運(yùn)行。b .插值算法的實(shí)現(xiàn)與CPLD實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡規(guī)劃,多軸加分為同步和控制協(xié)調(diào)。實(shí)時(shí)插值計(jì)算要求高,計(jì)算速度和準(zhǔn)確度對算法性能的影響。在數(shù)控與常用軟件篡改,這是連續(xù)運(yùn)行,它的計(jì)算速度慢,算法與硬件運(yùn)行在這個(gè)項(xiàng)目中與高速并行運(yùn)行。輸入信號的硬件插入器是系統(tǒng)時(shí)鐘信號,復(fù)位信號、初速度、加速度速度和總步數(shù)。輸出信號的增量和三軸。這些狀態(tài)信息發(fā)送從DSP、CPLD和當(dāng)前狀態(tài)信息實(shí)

9、時(shí)采樣。在這個(gè)項(xiàng)目中,根據(jù)機(jī)器人的應(yīng)用程序?qū)嶋H上,線性插值和圓形。c .教學(xué)和離線編程技術(shù)的機(jī)器人教學(xué)技術(shù),操作演示了如何確定位置開始和結(jié)束位置的垂直的手臂,橫向的胳膊,遍歷的胳膊,每個(gè)軸的原點(diǎn)通過手動操作面板。通過教學(xué),每個(gè)位置的每個(gè)動作和序列輸入和存儲在機(jī)器人記憶將讀取設(shè)置生產(chǎn)技術(shù)。在應(yīng)用程序中,這種技術(shù)設(shè)置將自動讀取和機(jī)器人運(yùn)行。這個(gè)過程也稱為學(xué)習(xí)的機(jī)器人。手動操作的軟件流被視為圖6。手動操作面板軟件(run jin)流程V. 實(shí)驗(yàn)(shyn)測試按照(nzho)功能原型的測試已經(jīng)完成,測試結(jié)果是:最大行程導(dǎo)線臂:1380毫米;垂直臂:800毫米;橫向:750毫米。遍歷行速度:2米/秒。

10、重復(fù)精度:0.1毫米。功率:1.35千瓦。為了證明多軸控制，垂直和橫向軸選擇描繪了一幅復(fù)雜的圖形,包括圓、直線、斜直線和曲線。實(shí)驗(yàn)中所示圖7和圖8。機(jī)器人能以很快的速度按規(guī)定的形狀和大小順利完成測試。繪畫(huhu)的照片一個(gè)(y )機(jī)器人畫的圖形(txng)VI. 總結(jié)本文介紹了一種三軸的設(shè)計(jì)全伺服機(jī)器人。首先討論的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是基于dsp嵌入式機(jī)器人控制機(jī)制,包括硬件和軟件的技術(shù)。在此基礎(chǔ)上,研究和發(fā)展的新趨勢是,開放遠(yuǎn)程訪問和模塊化機(jī)器人控制技術(shù)可以通過網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)場總線來實(shí)現(xiàn),豐富多彩的交互式窗口為運(yùn)營商提供更具成本效益的產(chǎn)品,服務(wù)于噴漆,焊接、組裝和運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。參考文獻(xiàn)：1 “PLASTIC

11、S-A MAGNAZINE FROM ABB ROBOTICS,” ABB, Inc, Sept.20082 “ASDA-A&B+ Servo Driver Application Manual”. Delta, Inc.3 “FALDIC W Servo Application Manual”. FUJI,Inc. 4 “MAX 7000 Programmable Logic Device Family DataALTERA, Inc. 5 “TMS320F2810, TMS320F2811, TMS320F2812, TMS3TMS320C2811, TMS320C2812 DSPS(Rev.R),” TI, Inc, Ma6 “HCTL-2032.HCTL-2032-SC,HCTL-2032-SCT,HCTL-202Quadrature Decoder/Counter Interface ICs,” AVAGO,Inc.內(nèi)容總結(jié)（1）