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:
软PLC逻辑控制的具体内容有三部分:CNC侧的辅助代码信息、机床侧I/O 信号和人机界面HMI信号。
软件精工是开放式精工系统发展的必然趋势,以软PLC实现传统PLC的控 制功能有利于进一步提升五轴精工机床精工系统的性能,增强精工系统的开放 性,缩小与国外软件精工的差距。因此本文在分析当前软PLC技术的基础上, 以通用的开发和运行平台对五轴精工加工中心中软PLC控制系统进行了研究,取得 了以下研究成果:
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上述Delta机器人的关节空间轨迹规划及其动力学轨迹优化模型是对关节空间驱动 电机的轨迹规划及其动力学优化模型,动力学优化后,减小了所需驱动电机力矩和功率 的峰值。由图3-12可知,关节空间轨迹规划拟合曲线经过运动学正解转换得到的工作空 间拟合曲线,在末端执行器竖直方向运行阶段,x方向的速度、加速度拟合曲线稍有抖 动,拟合曲线的加速度峰值相差较大。考虑到工作空间的各种情况,例如,在某些特殊 情况下,抓取和释放物体时竖直运行阶段水平方向不能抖动,工作空间拟合曲线的加速 度峰值要求在一定范围内等,即要求机器人具有良好的工作空间性能。由于在工作空间 内进行轨迹规划得到的拟合曲线一般具有良好的工作空间性能,为了实现上述要求,本 小节将对Delta机器人进行工作空间的轨迹规划。