基于CAN總線液壓噴漆機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

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1、)HI)"機床與液壓##""&X.CX+基于B-.總線液壓噴漆機器人控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)付永領(lǐng)!王$巖!裴忠才"北京航空航天大學自動化學院!北京!"""*&#摘要!本文在對12)#!!機器人原理進行分析的基礎(chǔ)上!設(shè)計出基于B-.總線的機器人控制系統(tǒng)!采用上"下位微機結(jié)構(gòu)形式!上位機為管理級!下位機為直接控制級!對單通道進行了仿真!結(jié)果表明控制系統(tǒng)工作穩(wěn)定"實時性強!達到設(shè)計要求#關(guān)鍵詞!機器人$控制系統(tǒng)$B-.總線!"8.3(-(0D"-$.U-).%(%4-D%:%)N%()2%$E/8)"’P-8"0%(N*VP,8]@9C2?3D12?!,-./962!W78c4C

2、2?3F61%(>1M12?@21N>GA1KLC=->GC265K1FA62J-AKGC265K1FA!(>1M12?!"""*&!B4126&*:8)2-+)’$4GC5?4626DLa12?K4>IG12F1ID>C=K4>GCTCK12)#!!!6FC2KGCDALAK>OT6A>JC2B-.T5AP6AJ>A1?2>JR$41AFC2KGCDALAK>OKCCQ6I>GAC26DWB6AK4>A5I>GN1ACGL)FC2KGCDD>JFCOI5K>G!62JA1SA12?D>)F41IA6AFC2KGCDD>G(AFCG>AKCF4>>QK4>AK6K>C=

3、K4>A1SMC12KAC=K4>GCTCKR[1O5D6K1C2)G>A5DKA4CP>JK46KK4>FC2KGCDALAK>OP6AG>D16TD>!G>6D)K1O>62JO>>KK4>J>A1?2G>:51G>O>2KR;"/<%208’‘CTCK$BC2KGCDALAK>O$B-.T5A!$引言#所示#六個位置傳感器負責檢測機器人六個關(guān)節(jié)狀態(tài)!傳感器的電阻AfVQ3#整個系統(tǒng)由機械本體12)#!!機器人是保加利亞生產(chǎn)的一種噴漆機器人!機器人的控制系統(tǒng)采用示教再現(xiàn)方式#由于控制%機械手&"控制柜!液壓站三部分組成#系統(tǒng)的元件老化!以及機器人大功率集成驅(qū)動單元的

4、由圖#可以看出!通過對+個伺服閥的開口方向研究和實際應(yīng)用的需要!對其控制系統(tǒng)進行了重新設(shè)和開口大小的控制可以實現(xiàn)機器人的各種動作#計!提出了基于B-.總線的上"下位微機控制系"$控制系統(tǒng)的總體設(shè)計統(tǒng)#對機器人位置的精確控制是機器人控制系統(tǒng)所要完成的主要任務(wù)#為了達到實時控制性能好"伺服控12)#!!機器人是關(guān)節(jié)式機器人!其結(jié)構(gòu)簡圖制精度高!采用了上"下位機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式#上如圖!所示!它具有六個位機為一臺WB工控機!主要負責機器人的路徑規(guī)自由度!即六個關(guān)節(jié)!其劃!任務(wù)分配!系統(tǒng)監(jiān)視等!下位機為+個單片機!中旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)-!!]的主要負責伺服閥的控制和位置傳感器的信號采集

5、等!軸線垂直于0^9平面!控制系統(tǒng)的總體框圖如圖&所示#(!B!7的軸線平行于0^9平面!采用電液伺服驅(qū)動!伺服驅(qū)動電路集成在下位機控制系統(tǒng)中!經(jīng)過進一步集成有望將B-.總線與伺服驅(qū)動電圖!$機器人結(jié)構(gòu)簡圖路集成在伺服閥的驅(qū)動線圈中#機器人的腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及大臂"小臂的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)分別由三個雙作用伺服圖&$控制系統(tǒng)總體方案采用這種控制系統(tǒng)!可以實現(xiàn)上位機對各個關(guān)節(jié)的單獨控制!下位機+個單片機系統(tǒng)是并行工作的!每個單片機系統(tǒng)負責本關(guān)節(jié)的控制和反饋信號的處理!同時采用中斷方式和上位機聯(lián)系!接受上位機的控制信號和向上位機傳送各關(guān)節(jié)的位置信號#單片機控制系統(tǒng)%#&負責檢測環(huán)境狀態(tài)#

6、#$控制系統(tǒng)上位機設(shè)計與實現(xiàn)!"!#上位機的組成和主要功能上位機是整個控制系統(tǒng)的核心部分!主要包括兩個部分’!工業(yè)級WB!選用研華的8WB)+!"$"和圖#$12)#!!機器人液壓系統(tǒng)原理簡圖下位機進行通訊的B-.卡!B-.卡選用研華的WB;油缸驅(qū)動$手腕具有三個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)軸!分別由三個擺)*U!#WB;)*U!是具有兩個B-.接口的板卡!可動液壓伺服馬達驅(qū)動!機器人液壓系統(tǒng)原理簡圖如圖以在^[!b1A56D(6A1F和b1A56DBgg等環(huán)境下使!機床與液壓"#""&X.CX+)HJ)用!支持B-.#X"(傳輸協(xié)議"上位機具備以下幾個主要功能#!機器人控制系統(tǒng)的初始化

7、$"提供控制接口$#機器人運動軌跡規(guī)劃!綜合優(yōu)化控制算法的實現(xiàn)$$示教再現(xiàn)的數(shù)據(jù)存儲$圖V$下位機結(jié)構(gòu)框圖-和下位機通訊$$$!B-.通訊模塊"B-.總線通訊模塊主要負4實時動畫顯示"責上%下位機通訊!下位機接受上位機的指令!同時!#"上位機的控制程序設(shè)計向上位機發(fā)送各關(guān)節(jié)的位置狀態(tài)信息"B-.通訊模由于上位機的速度較快!因此大部分的計算主要塊主要由控制器%總線收發(fā)器等組成"控制器采用由它來承擔!包括運動規(guī)劃和示教數(shù)據(jù)的存儲等!整W41D1IA公司生產(chǎn)的[<-!"""及其配套的*#B#V"B-.個系統(tǒng)的初始化工作也要由它來完成!其程序流程

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