PLCI/O接口实现SERCOS-III协议有以下两种方式:FPGA模式(Field— Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)和通用 MCU (Micro Control Unit,微处理器)+标准以太网硬件加载SERCOS软件核心模式。由于FPGA模式通常 融合SERCOS总线控制器而不能够自由选择其余硬件,所以本文采用后者,进 一步提高系统接口的开放性。
轨迹规划是机器人运动学逆解、正解的实际工程应用,分析机器人的轨迹特点及其 应用场合,对机器人进行合理的轨迹规划是机器人运动控制的基础。因此,轨迹规划算 法的好坏直接影响了机器人的动力学性能[44_45],轨迹规划在非线性系统的控制设计中占 有不可替代的作用[46_47]。一方面,轨迹规划结果可以作为前馈项与反馈控制一起构成两 自由度控制,从而获得更好地运动控制性能;另一方面,最优轨迹规划与最优控制具有 一致性,借助最优的轨迹规划结果,可以实现满足各种约束并具有特定优化指标的运动 控制。
该课题的主要研宄成果为轨迹规划方法,轨迹规划涉及到机器人的机构学、运动学、 动力学等内容,其研究成果可用于军事机器人相关领域,例如,火炮自动装填系统、遥 控武器站直瞄系统、直线弹射系统等。
运动学分析一直是并联机器人研究的关键问题,并联机器人的运动学求解可分为: 运动学逆解和运动学正解。运动学逆解是指在己知末端执行器的运动轨迹、方向及其时 间导数的情况下,求解各个驱动关节的变量值及其时间导数,它包括位置、速度和加速 度逆解。运动学正解是指在已知各驱动关节变量值及其时间导数的情况下,求解末端执 行器的运动轨迹、方向及其时间导数,因此它包括位置、速度和加速度正解。
机器人的工作空间分为可达工作空间、灵巧工作空间、全局工作空间。可达工作空 间是机器人末端执行器可达位置点的集合;灵巧工作空间是在满足给定位姿范围时机器 人末端执行器可达点的集合;全局工作空间是给定所有位姿时机器人末端执行器可达点的集合。
Delta机器人轨迹规划目标如下所示:满足部分轨迹精确要求,满足与时间相对应的点位与速度要求;进行轨迹优化,降低系统中关键零部件的受力与冲击;提高系统整体的速度、精度与部件寿命。
DMC-18X2系列运动控制卡可直接插入到PCI总线,具有高速通信、非易失程序存 储器、高速编码器反馈接收、高抗干扰性(EMI)等强大功能。DMC-18X2专为解决复 杂运动难题而设计,能够用于涉及JOG、PTP定位、多轴联动、矢量定位、电子齿轮同 步、电子凸轮、多任务、轮廓运动等。控制器通过可编程加减速对轨迹进行平滑处理, 可大大减小运动冲击。为了满足复杂轮廓平滑跟踪,DMC-18X2还提供无限直线、圆弧 线段的矢量进给。
本章主要阐述了 Delta机器人的运动控制系统,简要的介绍了离线轨迹规划和实时 在线轨迹规划的应用场合,并对两种轨迹规划的优缺点进行了陈述,在Linux系统的机 器人操作系统ROS下搭建了机器人的软硬件,编写了机器人的Galil运动控制卡程序, 从Copley驱动器中分别读取了三种轨迹规划方法得到的运动控制曲线参数,证明了三 种轨迹规划方法的实用性,并对其运动学和动力学实验结果进行了对比,得到了关节空 间和混合空间的轨迹规划方法更适合机器人实际控制的结论。最后,为了实现用户友好 型操作,编写了机器人的运动控制GUI界面。
五轴精工加工中心精工系统软件主要由以下五个模块组成:人机界面模块、预处 理模块、轨迹插补模块、PLC控制模块和位置控制模块。
软PLC运行系统是运行在RTSS环境的实时应用程序,用于对输入信号进 行处理,将运算结果输出来控制外部元件的通断,主要由以下模块组成: