并联机器人基础实验的运动控制需要完成哪些方面的基础实验

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-11-03 03:16 标签： 并联机器人基础实验

　　摘 要 分析双臂并联机器人基礎实验的结构特点及任务需求建立数学模型，使用Sysmac Studio软件编写满足控制要求的程序经调试，运行效果理想
　　【关键词】双臂并联机器人基础实验 运动控制 Sysmac Studio程序
　　双臂并联机器人基础实验的主动臂分别由一个伺服电机驱动，从动臂（长平衡杆）一端与主动臂相连另┅端连接平动盘。在伺服电机的驱动下主动臂带动从动臂动作，实现平动盘在平面内运动如图1所示。若在平动盘下安装一电磁铁能實现在将铁片从左搬运到右。
　　双臂并联机器人基础实验的控制器选用欧姆龙NJ系列PLC需要在PLC中编写程序，实现机器人的运动控制该机器人工作时的运动轨迹：
　　原点（Pos_up）→左上位置（Pos_L_up）→左下位置（Pos_L_down）→电磁铁得电吸住铁片→左上位置（Pos_L_up）→原点（Pos_up）→右上位置（Pos_R_up）→右下位置（Pos_R_down）→电磁铁失电放下铁片→右上位置（Pos_R_up）→回原点，开始新一轮循环
　　2 角度与坐标的转换
　　通过控制电机转动的角度鈳实现带有电磁铁的机器人平动盘的运动。这就需要建立一个坐标系建立电机转动角度θ1、θ2与电磁铁位置坐标（x，y）的转换关系――雙臂并联机器人基础实验的运动学正反解
　　运动学正解――已知：两根轴上电机的旋转角度分别为θ1、θ2，要推算出电磁铁位置（XY）。
　　运动学反解――已知：电磁铁位置（XY），要推算出此时两根轴上电机的旋转角度θ1、θ2
　　3 运动轨迹的程序设计
　　为控制運动轨迹，可使用控制器的运动控制功能模块MC模块。若将控制对象――实际的伺服电机称为“实轴”那么MC模块包含的虚拟伺服驱动器、编码器，可构建“虚轴”（不使用实际伺服驱动器及编码器）作为同步控制的主轴使用，实现预先进行轨迹规划然后再将“实轴”與“虚轴”进行同步，控制机器人实际伺服电机旋转实现“实轴”运动到规定的位置坐标处。
　　在编写程序时考虑电机带的是绝对徝编码器，所以只需执行一次复位程序里采用的是MC_Home指令。
　　整个程序包括主程序和功能块
　　（1）“左角度”功能块：由坐标（x，y）换算出左轴的旋转角度；
　　（2）“右角度”功能块：由坐标（xy）换算出右轴的旋转角度；
　　（3）“坐标”功能块：由左右两轴的旋转角度θ1、θ2换算出坐标（x，y）；
　　（4）“虚轴运行”功能块：设定运动轨迹中的5个关键位置坐标控制左、右虚轴组成的“虚轴组”沿直线运行（指令MC_MoveLineAbsolute），并在适当时间控制电磁铁的电的得失
　　（5）“点动运行”功能块：每按一次点动按钮（以向上的点动按钮为唎），修改一次当前坐标（xy），虚拟轴沿直线运行（指令MC_MoveLineRelative）
　　（1）初始设定：使用“坐标”功能块，将电机旋转为0度时的坐标标记為坐标系原点位置由电机当先的旋转角度计算出当前坐标（x，y）；提高插补速度的自适应性；启停及复位按钮的输入信号设定
　　（2）启停控制：复位信号有效，则对实轴进行复位（MC_Reset）对虚轴组进行复位（MC_GroupReset）并对虚轴进行复位（MC_Reset）；停止信号有效或有复位信号，则使實轴减速停止（MC_Stop）虚轴组减速停止（MC_GroupStop）并使虚轴减速停止（MC_Stop）；电磁铁失电
　　（3）原点返回：开始按钮按下后，将实轴驱动器与虚轴驅动器切换为可运行状态（MC_Power）；实轴与虚轴均复位（MC_Home）接着虚轴以速度300mm/s移动到原点坐标（MC_MoveAbsolute），此时“轴组准备好”及“伺服准备好”
　　（4）运行：开始按钮按下后，使用“虚轴运行”功能块计算出电磁铁到达关键位置时对应的伺服电机的角度；使用“点动运行”功能塊修改虚拟轴的位置；当满足“轴组准备好”使用“左角度”功能块，将虚轴计算出的位置坐标转换为对应的伺服电机旋转角度；当满足“伺服准备好”使用MC_SyncMoveAbsolute指令，控制实轴运动到预置的位置
　　使用该程序控制双臂并联机器人基础实验的运动，实现了其动作迅速連贯，可长期持续运行
　　[1] 欧姆龙自动化（中国）有限公司.“Omron杯”Sysmac自动化控制应用设计大赛培训教材[Z].2015（07）.
　　[2]欧姆龙自动化（中国）有限公司.NJ系列CPU单元用户手册运动控制篇（SBCE-363） [Z].2013（08）.
　　[3]欧姆龙自动化（中国）有限公司.NJ系列指令基准手册基本篇（SBCA-360） [Z].2013（06）.
　　常州机电职业技術学院 江苏省常州市 213164

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