直角坐標(biāo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制硬件和軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)(文件)
【正文】 題 研究?jī)?nèi)容 1) 研究直角坐標(biāo)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件體系，理解其各部分的功能 、 結(jié)構(gòu)及電機(jī)控制的原理； 2) 對(duì)控制系統(tǒng)的軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn) PCI 控制卡脈沖 輸出功能 ； 3) 通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)軟硬件體系的研究，構(gòu)建機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，并通過(guò)自己的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種運(yùn)動(dòng)。 按照 機(jī)器人的幾何結(jié)構(gòu) 常見(jiàn) 的 幾何 結(jié)構(gòu) 是 以坐標(biāo) 來(lái) 描述的，這些坐標(biāo)結(jié)構(gòu)包括笛卡爾坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、柱面坐標(biāo)結(jié)構(gòu)、球面坐標(biāo)結(jié)構(gòu)和關(guān)節(jié)式結(jié)構(gòu) 以及 極坐標(biāo)結(jié)構(gòu)等 。 在 絕大多數(shù)情況 下各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸之間的 夾角 是 直角 。這種 機(jī)器人 在工作空間內(nèi)部是一個(gè)圓柱面啊，如圖 13 所示 ，因此將它 稱作 柱面坐標(biāo)機(jī)器人。所以 ，這種機(jī)器人的工作空間形成球面的一部分，成為 球面 坐標(biāo)機(jī)器人。 在 水平面 上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，既可以 由 肩關(guān)節(jié)完成，也可以繞底座 旋轉(zhuǎn)完成。非伺服機(jī)器人按照預(yù)先 編好 的程序進(jìn)行工作，使用終端限位開(kāi)關(guān)、制動(dòng)器、插銷板和定序器來(lái)控制機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，工作原理如圖 所示 。 伺服控制 機(jī)器人有著更高的工作能力，但在某些情 況下不如非伺服機(jī)器人可靠 。 2) 移動(dòng)機(jī)器人 ，可沿某個(gè)方向或者任意方向移動(dòng)。一般 情況 下啊，機(jī)器人的手臂可以看做連續(xù)連接的 剛體 組成。在 某一 關(guān)節(jié)的運(yùn)行速度 是 單軸速度，由各軸速度的合成 稱為 合成速度。因?yàn)?末端執(zhí)行器 的 尺寸 和形狀是多種多樣的，為了 真實(shí)的 反映機(jī)器人的特征參數(shù) ，一般指不安裝末端執(zhí)行器的工作區(qū)域。 l 為 臂長(zhǎng)。它 分為 位置準(zhǔn)確度和姿態(tài)準(zhǔn)確度。 運(yùn)動(dòng)軸 的 驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng) 直角坐標(biāo)機(jī)器人的傳動(dòng)主要是通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同步帶運(yùn)動(dòng) ， 同步帶帶動(dòng)直線導(dǎo)軌上的滑塊運(yùn)動(dòng)。通常選用工控機(jī)加運(yùn)動(dòng)控制卡 ， 和帶軸卡功能及的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)做控制系統(tǒng)。通過(guò) 各種各樣的直角坐標(biāo)機(jī)器人和其他機(jī)械裝置的 配合 ，可以 應(yīng)用到汽車、電機(jī)等自動(dòng)化的 生產(chǎn)線 上 。 但 當(dāng) 采用雙滑塊 或者 多滑塊 剛性連接 時(shí)，負(fù)載能力可以增加到 5 倍 甚至 10 倍 。 本課題 研究主要以武漢力兆數(shù)控有限公司 自主 開(kāi)發(fā)的 開(kāi)環(huán) 激光控制 系統(tǒng)——LC 5 激光焊接 控制系統(tǒng)為例?？刂瓶ú遄鶠?DB62母頭插座，配用 DB62公對(duì)公連線，與接口卡上的 DB62母頭插座連接；接口卡再與控制 X、 Y、 Z、 R（ 4個(gè)軸）的驅(qū)動(dòng)器及外部輸入輸出線路連接。根據(jù) 傳輸 信息的不同，可以分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別 傳遞 數(shù)據(jù)信息、地址信息和控制信息。它帶有 2Meg RAM 和 2 Meg flash EEPROM， 以及 控制卡 固件。 接口 卡 接口 卡的尺寸為 110mm*220mm， 接口卡的各 個(gè)端口分別掛載相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行件（ 電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)器） 及 I/O 設(shè)備 。 接口 卡需要 24V/2A 的 直流 電 供電，如果使用 電源 時(shí)，還有其他用電器在負(fù)載電路，核算 功率保證 接口 的供電充足 。DI9~DI19 默認(rèn) 為高電平有效，觸發(fā) 電位為 高電平 (15V)， 輸入方式：光電隔離 。 O P T O 公 共 陽(yáng) 端 ( X 軸 ）D I R 方 向 電 平 （ X 軸 ）C P 步 進(jìn) 脈 沖 （ X 軸 ）O P T O 公 共 陽(yáng) 端 （ Y 軸 ）D I R 方 向 電 平 （ Y 軸 ）C P 步 進(jìn) 脈 沖 （ Y 軸 ）O P T O 公 共 陽(yáng) 端 （ Z 軸 ）D I R 方 向 電 平 （ Z 軸 ）C P 步 進(jìn) 脈 沖 （ Z 軸 ）加工腳踏開(kāi)關(guān)X+限位+24VDCVGNDX限位X零位Y+限位Y限位Y零位Z+限位Z限位Z零位防碰撞口面板手動(dòng)X+面板手動(dòng)X面板手動(dòng)Y+面板手動(dòng)Y面板手動(dòng)Z+面板手動(dòng)Z面板手動(dòng)停止空走激 光開(kāi) 關(guān)吹 氣開(kāi) 關(guān)D B 6 2 排 線 。軟件設(shè)置可以自定義端口。連接示意圖如下圖所示： +D C 2 4 Ｖ接 口 板開(kāi) 關(guān) 電 源V G N D+ 2 4 V 圖 210 接口板 與外部電源連接示意圖 通用輸出 1. 繼電器輸出 8 路繼電器，干觸點(diǎn)規(guī)格： 250VAC/10A,30VDC/10A. 2. DOUT0~7 引腳定義 NO 常開(kāi) COM 公共端 NC 常閉 ? 八個(gè)繼電器輸出引腳定義一致，初始上電繼電器不吸合，軟件有輸出命令繼電器吸合。 接口 布局如圖 29 所示： DB62接口繼 電 器1繼 電 器2繼 電 器3繼 電 器4繼 電 器5X 軸 Y 軸 Z 軸2 0 路 通 用 輸 入2 4 V D C 供 電繼 電 器6繼 電 器7繼 電 器8C 軸 P W M / D A29 LCC 接口板 示意圖 接口 采用六角螺柱支撐，螺母緊固在電器柜的座板上 ，使用 DB62 電纜 即可將控制卡與接口卡連接。 通信 模塊 是 PCI 控制卡 和計(jì)算機(jī)交互的 模塊 ，包括
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