【正文】 彈出如圖 516 所示對(duì)話框： 圖 515 伺服參數(shù)設(shè)置 山東大學(xué)學(xué)士論文 30 圖 516 綜合調(diào)試對(duì)話框 該對(duì)話框是一個(gè)綜合調(diào)試對(duì)話框：可以對(duì)硬限位，軟限位設(shè)置，可以讓電機(jī) JOG 試運(yùn)行及對(duì)回零進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于剩下的兩個(gè)軸，我們都選擇“ NOT USED” ,如圖 517 所示： 山東大學(xué)學(xué)士論文 31 圖 517 不用軸處理 單擊“ Next”按鈕，彈出圖 518 所示對(duì)話框。在一個(gè) Master 中最多可分配 8 個(gè)軸，且一個(gè)軸只能分配到一個(gè) Master 中。按如圖方式指定，按“ Next”按鈕繼續(xù)，彈出圖 520 所示對(duì)話框： 山東大學(xué)學(xué)士論文 33 圖 520 內(nèi)存分配 該對(duì)話框用于為 Program， PLC 分配存儲(chǔ)空間，以及控制器可用的全局變量的個(gè)數(shù)。單擊“ Next”按鈕彈出圖 522 所示對(duì)話框： 圖 522 完成對(duì)話框 至此，我們的配置工作全部完成，單擊“ Finish”按鈕將配置下載到控制器中。 AcroBasic 編程 語(yǔ)言，非常類似于 BASIC 語(yǔ)言，可快速上手 （整型，實(shí)型變量及數(shù)組，字符串等） 4096 個(gè)實(shí)數(shù)型全局變量 ASCII 碼指令，均為所完成相應(yīng)功能的英文縮寫，方便記憶（如ACC,VEL,MOV,OPEN,PRINT,OPEN 等） P 變量， BIT 變量可以在程序中直接引用，無(wú)需重新定義 ，選擇結(jié)構(gòu)，循環(huán)結(jié)構(gòu)，子程序，中斷等流程控制 （局部變量，全局變量，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的 P 變量、 BIT 變量）指定別名，方便編程人員閱讀 （算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、比較運(yùn)算、三角函數(shù)、反三角函數(shù)、雙曲函數(shù)等） ，便于與其他設(shè)備通訊 其中 program0program7 用來(lái)編寫運(yùn)動(dòng)程序， program8program15 用來(lái)編寫非運(yùn)動(dòng)程序（如完 成各種計(jì)算，與其他設(shè)備進(jìn)行通訊等）。 AcroBasic 指令請(qǐng)參考相應(yīng)手冊(cè)。通過(guò) ESAVE 命令可以使數(shù)據(jù)斷電 不丟失。TODO: edit your program here PBOOT JOG VEL X10 Y10 ： REM set the speed of gohome JOG ACC X50 Y50 JOG DEC X50 Y50 JOG HOMVF _START IF(xgohome) : REM X GO HOME SET 16152 SET 16153 CLR 16154 JOG HOME X1 WHILE((NOT BIT 16134) AND (NOT BIT 16135)) WEND DWL VEL 圖 526 示教流程圖 否 是 開始示教 手動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)器人位姿 是否記錄當(dāng)前點(diǎn) 示教下一點(diǎn) 是否示教結(jié)束 保存示教數(shù)據(jù) 示教結(jié)束 否 是 山東大學(xué)學(xué)士論文 38 X/20 DWL WHILE(1) IF(BIT2) SET 8467 RES X BREAK ENDIF WEND CLR xgohome CLR 8467 CLR 522 ENDIF GOTO START ENDP （ 3）伺服使能控制程序 PROGRAM 39。 運(yùn)動(dòng)監(jiān)視、調(diào)試 山東大學(xué)學(xué)士論文 39 ACRView 為我們提供了大量 的工具供我們監(jiān)視，調(diào)試電機(jī)的運(yùn)行。我們可以把常用的命令保存到終端對(duì)話框右側(cè)的“ User Button”中，這樣當(dāng)按下“ User Button”按鈕后，相對(duì)于發(fā)送了對(duì)應(yīng)的指令。 1. Common Status Panel(通用狀態(tài)監(jiān)視面板， ACR1505,ACR8020 無(wú)此面板 ) 山東大學(xué)學(xué)士論文 40 圖 528 通用狀態(tài)監(jiān)視面板 如圖 528 所示：該面板可以直觀的監(jiān)視各個(gè)電機(jī)軸及坐標(biāo)系的運(yùn)行情況。 BIT 變量用來(lái)保存 BOOL 型變量，只有真和假兩種狀態(tài)，它包括實(shí)際的物理 I/O 及控制器內(nèi)部定義的 BIT 狀態(tài)。 山東大學(xué)學(xué)士論文 43 上位機(jī) 觸摸屏軟件開發(fā) EB8000 開發(fā)軟件介紹 Easy Builder8000 功能強(qiáng)大，簡(jiǎn)單實(shí)用，可以輕松完成復(fù)雜的人機(jī)界面設(shè)計(jì)。圖 534所示為對(duì)其中的位狀態(tài)切換開關(guān)進(jìn)行設(shè)置的界面。其它類型的控件與此控件設(shè)置方法類似，在此不再具體進(jìn)行描述。通過(guò)該界面可以脫離工控機(jī)直接對(duì)碼垛機(jī)器人進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)示教、再現(xiàn)、參數(shù)設(shè)置、手動(dòng)運(yùn)行等功能。運(yùn)用 AcroBasic 語(yǔ)言對(duì)下位機(jī)控制器進(jìn)行編程，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的示教、再現(xiàn)、手動(dòng)運(yùn)行、回零、參數(shù)設(shè)置等功能。 (3)末端最大運(yùn)動(dòng)速度：≥ (4)最大高度： (5)運(yùn)動(dòng)半徑： 50cm— 150cm (6)工作速度：手動(dòng)示教直線移動(dòng)速度≤ ，底座和手爪旋轉(zhuǎn)速度≤ 5r/min； 自動(dòng)運(yùn)行直線移動(dòng)速度在 1m/s 左右，底座和手爪旋轉(zhuǎn)速度在 8r/min 左右。從收集查閱各種相關(guān)資料，到對(duì)碼垛機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，到對(duì)控制方案進(jìn)行選擇及仿真，軟硬件選型及設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了碼垛機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。通過(guò)對(duì)機(jī)器人機(jī)械參數(shù)進(jìn)行分析，建立機(jī)械結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單幾何模型。本機(jī)器人對(duì)位置精度要求較高，故經(jīng)過(guò)綜合分析，選擇運(yùn)動(dòng)控制方式。包含電氣線路和信號(hào)線路連接兩個(gè)方面。包括下位機(jī)編程和上位機(jī)界面的設(shè)計(jì)。進(jìn)行觸摸屏與控制器之間的通訊連接與調(diào)試。在未來(lái)的后續(xù)研究中還需要進(jìn)行以下探索： 1)由于所使用的機(jī)器人為碼垛樣機(jī)，故應(yīng)用到具體生產(chǎn)時(shí)間中還需根據(jù)負(fù)重、工作半徑等要求具體設(shè)計(jì)適合生產(chǎn)需要體積的碼垛機(jī)器人 山東大學(xué)學(xué)士論文 48 2)根據(jù)抓取物品的不同設(shè)計(jì)專門的抓手，并確保抓手抓取貨物斷電時(shí)的安全。如和外圍檢測(cè)設(shè)備及其它機(jī)器人的協(xié)調(diào)，根據(jù)產(chǎn)品的不同執(zhí)行不同的碼垛程序等問(wèn)題。如對(duì)系統(tǒng)操作步驟要求較為嚴(yán)格，出現(xiàn)操作失誤容易造成死機(jī)等問(wèn)題。 通過(guò)本文的研究工作，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了由 ACR9000 控制器和威綸 MT6100iV人機(jī)界面為核心構(gòu)成的碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展 性和兼容性，易于移植到其它種類的機(jī)器人。設(shè)計(jì)整體控制流程，進(jìn)行下位機(jī)軟件的編寫。由于沒(méi)有現(xiàn)成的連接實(shí)例可供參考，故在此花費(fèi)了 較大的功夫。運(yùn)用 MATLAB 中 Simulink 工具自帶的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制模型進(jìn)行仿真，確定相關(guān)的 PID 等參數(shù)，驗(yàn)證相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制的正確性。 2)對(duì)伺服系統(tǒng)控制方式進(jìn)行選擇?，F(xiàn)碼垛機(jī)器人即將投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中去。 3cm以內(nèi)。 圖 535 碼垛機(jī)器人觸摸屏控制界面 山東大學(xué)學(xué)士論文 46 第六章 系統(tǒng)測(cè)試 通過(guò)實(shí)際調(diào)試運(yùn)行，測(cè)得的碼垛機(jī)器人的各項(xiàng)參數(shù)如下所示： (1)運(yùn)動(dòng)軸數(shù)： 4 軸 (2)各軸運(yùn)動(dòng)范圍： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 圖 534 位狀態(tài)開關(guān)屬性設(shè)置對(duì)話框 選擇 PLC類型 選擇高十六位還是第十六位地址 設(shè) 定控制 PLC地址 設(shè)置開關(guān)屬性 山東大學(xué)學(xué)士論文 45 本章 小結(jié) 本章主要完成對(duì)機(jī)器人系統(tǒng)的軟件開發(fā)。其中數(shù)字顯示是通過(guò)與 ACR9000 相應(yīng)的 P 參數(shù)鏈接 而獲得的。通過(guò)設(shè)定地址可以控制或讀取相應(yīng)的 BIT 位狀態(tài)，開關(guān)類型為設(shè)定開關(guān)的功能。獨(dú)立的多視窗操作功能大大增加了可現(xiàn)實(shí)的信息量，可以與幾乎所有的 PLC 配合使用。 山東大學(xué)學(xué)士論文 42 圖 531 CPU 運(yùn)行監(jiān)視面板 5. Servo Loop Status（伺服環(huán)狀態(tài)監(jiān)視面板） 圖 532 伺服環(huán)狀態(tài)監(jiān)視面板 如圖 532 所示：可以通過(guò)伺服環(huán)狀態(tài)監(jiān)視面板直觀的監(jiān)視伺服環(huán)的運(yùn)行情況。 P山東大學(xué)學(xué)士論文 41 變量根據(jù)功能被加以分類，可以通過(guò)三個(gè)下拉組合框找到所要監(jiān)視的 P 變量。程序中使用“ Print”語(yǔ)言輸出的內(nèi)容也將顯示到終端對(duì)話框中。如圖 527 示。TODO: edit your program here PBOOT _START IF(BIT 128) SET 8465 SET 8497 SET 8529 SET 8561 ELSE CLR 8465 CLR 8497 CLR 8529 CLR 8561 ENDIF GOTO START ENDP 通過(guò) BIT128 即可同時(shí)控制四個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)的使能。 PROGRAM 39。 軟件編寫流程 控制系統(tǒng)下位機(jī)程序主要工作流程如圖 525 所示 其中所有的程序流程都是通過(guò)改變相應(yīng)的 P 參數(shù)和 BIT 位進(jìn)行控制和選擇的。控制 Master0 中的軸的運(yùn)動(dòng)程序必須編寫到program0 中，控制 Master1 中的軸的運(yùn)動(dòng)程序必須編寫到 program1 中，依次類推。以后如果不更換電機(jī)，就無(wú)需再對(duì)電機(jī)軸進(jìn)行配置。特別需要注意的是在與觸摸屏相連接 時(shí)需要為串口分配足夠的空間，單擊圖 521 中 Advanced Memory Configuration 按鈕彈出圖 36 對(duì)話框，為 COM1 分配足夠的空間。單擊“ Next”按鈕繼續(xù)，彈出圖 519 所示對(duì)話框。我們把需要聯(lián)動(dòng)的軸分配到一個(gè) Master中。 對(duì)“ Y”軸的配置與“ X”軸步驟完全一樣，不同的是，在輸出信號(hào)類型處選擇“ Stepper1（采用位置控制方式，發(fā)送脈沖）”，其他與“ X”軸配置類似，可參考“ X”。該對(duì)話框中的“ Input Type”用于選擇所連接開關(guān)的類型，是常開還是常閉。我們單擊“ Next”按鈕繼續(xù)，彈出圖 513 所示對(duì)話框，該對(duì)話框用于設(shè)置硬限位，軟限位及位置誤差的限制。比如我們用的安川電機(jī)編碼器是 2048 線，編碼器類型選山東大學(xué)學(xué)士論文 27 的是“ Full Quadrature（全積分）”，因此我們?cè)诖艘斎?2048*4=8192 Polarity：編碼器極性選擇，即選擇控制器接收到的編碼器信號(hào)是 A 相超前還是 B 相超前。單擊“ Next”按鈕繼續(xù)，彈出圖 511 所示對(duì)話框，該對(duì)話框用于對(duì)位置環(huán)及速度環(huán)的編碼器進(jìn)行設(shè)置。 山東大學(xué)學(xué)士論文 25 圖 58 配置步驟說(shuō)明 單擊“ Next”后，彈出圖 59 所示對(duì)話框，從這里要開始對(duì)第一個(gè)電機(jī)軸進(jìn)行配置 圖 59 軸設(shè)置開始 該對(duì)話框指定軸的名字，及控制器對(duì)驅(qū)動(dòng)器輸出的信號(hào)類型。 我們選擇以太網(wǎng)， IP 設(shè)為 ，點(diǎn)擊 Connect 使電腦與 ACR9000 連接。 系統(tǒng)參數(shù)配置流程 ACRView 軟件安裝好之后，我們可以通過(guò)下面的方法來(lái)打開。含有配置向?qū)鬼?xiàng)目的建立更為簡(jiǎn)易，可以將系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置好以備控制器隨時(shí)進(jìn)行對(duì)運(yùn)動(dòng)和代碼的開發(fā)。 本章小結(jié) 本章主要對(duì)控制系統(tǒng)硬件系統(tǒng)進(jìn)行搭建和連接。需要配合使用繼電器器，開關(guān)，急停按鈕等。具體線路連接圖如圖 43所示。輸出 0230V，輸出功率為 230W 伺服電機(jī)根據(jù)關(guān)節(jié)位置的不同，工作性能要求也不相同。觸控反應(yīng)靈敏，具有高可靠性。（可選項(xiàng)） 控制信號(hào) 模擬輸出 可輸出到 8 路， 16 位模擬量 步進(jìn)輸出 可輸出到 8 路，最高頻率 表 1 ACR9000 規(guī)格參數(shù)說(shuō)明 山東大學(xué)學(xué)士論文 17 輸入輸出 編碼器輸入 可輸入到 10 路正交編碼器信號(hào)， 20MHz。最后通過(guò) MATLAB仿真，進(jìn)行控制方式驗(yàn)證和參數(shù)調(diào)整。第二幅和第三幅讀取的分別是兩路伺服電機(jī)的相關(guān)參數(shù)，從上到下依次為電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、回轉(zhuǎn)速度。 該仿真系統(tǒng)中采用兩路伺服電機(jī)，模擬平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。 離散化 PID 控制算式為： )]1()([)()()( 0 ?????? ? kekeKieKkeKkU dniip 其中， k 為采樣序列號(hào)， k=0， 1， 2．．．； Kp、 Ki、 Kd 分別表示比例、微分、積分系數(shù)。濾波電路的作用是濾除位置或速率傳感器輸出信號(hào)中的諧波信號(hào)。 位置伺服系統(tǒng) 關(guān)節(jié)單元 位置伺服 控制系統(tǒng)工作原理 如圖 32 位置給定信號(hào)與位置反饋信號(hào)之差值通過(guò)調(diào)節(jié)器進(jìn)行動(dòng)態(tài)校正，然后送至速率調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器，即經(jīng)過(guò)外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)三個(gè)閉環(huán)調(diào)節(jié)器的校正再由模擬功率接口驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)位置伺服控制。 （ 3）位置控制方 式：位置控制模式一般是通過(guò)外部輸入的脈沖的頻率來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)速度的大小，通過(guò)脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)確定轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，也有些伺服可以通過(guò)通訊方式直接對(duì)速度和位移進(jìn)行賦值。通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電路的脈沖信號(hào)通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的控制 [5]. 伺服控制方式選擇 一般伺服包含三種控制方式：速度控制方式，轉(zhuǎn)矩控制方式，位置控制方式。伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū) 動(dòng)器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在此磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)電機(jī)自帶的編碼器反饋信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的角度 [4]。 ⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。所采用的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)主要是 AC 伺服電動(dòng)機(jī)，