直角坐標(biāo)機(jī)器人運(yùn)動控制硬件和軟件的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)-免費(fèi)閱讀
【正文】 ? 一共是 20 個(gè)通用輸入接口，接行程開關(guān)，回零動作，面板操作。 接口卡 的外部接口包括： 連接 計(jì)算機(jī)的 62 芯 接口， 24VDC 電源 供電接口 ， 4 路 脈沖運(yùn)動軸接口， 20路 輸入接口， 8 路 繼電器輸出接口， PWM（ DA） 輸出 接口。 PCI 總線總線 主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1) 高帶寬， 最高時(shí)鐘頻率可以達(dá)到 33MHZ 2) 支持 32 位 和 64 位兩種 數(shù)據(jù)傳輸通道 3) 兼容 ISA、 EISA 多種 總線 4) 具有 自動配置功能，能夠?yàn)橥庠O(shè)分配地址和 中斷 ，有力的避免可能的沖突 。 LC5 控制 系統(tǒng)主要包括 以下 配件： PCI 運(yùn)動 控制卡、接口卡、 62 芯 公對公屏蔽電纜線 、 加密狗、焊接軟件。 25 直角坐標(biāo) 機(jī)器人 直角坐標(biāo) 機(jī)器人 的 工作原理是 將 各軸電機(jī)的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化為各軸的直線移動。當(dāng)驅(qū)動軸的最高轉(zhuǎn)速低于時(shí)通常選用步進(jìn)電機(jī) ， 否則選用交流伺服電機(jī)。空間分辨率是機(jī)器人末端執(zhí)行器執(zhí)行運(yùn)動的最小增量。機(jī)器人 在 額定速度和形成范圍內(nèi)，末端執(zhí)行器所能承受的負(fù)載允許值稱為額定負(fù)載。這種 機(jī)器人 分為有軌式機(jī)器人、履帶式機(jī)器人和步行機(jī)器人。插銷板 用來 預(yù)先 規(guī)定機(jī)器人的工作順序，而且往往是可以調(diào)整的；定序器是一種定序開關(guān)或者步進(jìn)裝置，它能按照 預(yù)定 的正確順序接通驅(qū)動裝置的能源；驅(qū)動裝置接通能源后，就帶動 機(jī)器人 的手臂、 腕部和 手抓進(jìn)行運(yùn)動，當(dāng)它們移動到由終端限位開關(guān)鎖規(guī)定的位置時(shí)，限位開關(guān) 切換 工作狀態(tài)，給定序器一個(gè) “運(yùn)動 已完成 ”的 信號，并使終端制動器動作 ， 切斷驅(qū)動 能源 。 如圖 14 所示 。 圖 21 笛卡爾 坐標(biāo)機(jī)器人 2) 柱面 坐標(biāo)機(jī)器人 柱面坐標(biāo)機(jī)器人主要有垂直柱子、水平移 關(guān)節(jié) 和底座構(gòu)成。 課題 研究目的 本課題目的就是為了實(shí)現(xiàn)一個(gè)直角坐標(biāo)機(jī)器人按規(guī)定路徑運(yùn)動。同時(shí) ， 新興的技術(shù)發(fā)展刺激高新領(lǐng)域的發(fā)展，如航空航天、 深海探測 、特種機(jī)器人等應(yīng)用領(lǐng)域的研究，因此，研究機(jī)器人具有非常重要的意義。 檢測 系統(tǒng) ： 實(shí)時(shí)檢測機(jī)器人的運(yùn)動及工作情況，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，對 執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，以保證機(jī)器人的動作符合預(yù)定的要求。 機(jī)器人 的基本組成 機(jī)器人一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng) 、檢測 系統(tǒng) 和控制系統(tǒng)等組成。通過 視覺、聽覺、觸覺等傳感器信息，對速度、加速度、力進(jìn)行環(huán)境 建模 和行動控制 。 機(jī)器人 的研究 現(xiàn)狀 和發(fā)展趨勢 機(jī)器人 技術(shù)研究和 應(yīng)用 取得了革命性的發(fā)展，毫無疑問，機(jī)器人技術(shù) 是 未來的戰(zhàn)略性技術(shù)，充滿 機(jī)遇， 但是也有挑戰(zhàn)。具有 多種感覺，能實(shí)現(xiàn)搜索、追蹤、 辨色 等仿生動作，具有專家 知識 、語音功能和自學(xué)習(xí)能力 等 人工智能。機(jī)器人 學(xué) 是 綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、機(jī)械、電子、 力學(xué) 、 計(jì)算機(jī)、自動控制和人工智能等多學(xué)科的 知識 而發(fā)展起來的，對機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)、 控制、傳感 、編程語言以及機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行綜合研究是現(xiàn)在的熱點(diǎn) 研究 領(lǐng)域。 它有 若干的傳感器，能對自身的實(shí)際位置、方向、速度、力 等進(jìn)行測量，能通過視覺、聽覺 和 觸覺 等 傳感 能力對外界環(huán)境進(jìn)行實(shí)際 檢測 ，這些反饋信息 著 之前編寫好的程序 下進(jìn)行 運(yùn)動。新型能源將有助于解決機(jī)器人的動力問題 ；新材料的使用對提升機(jī)器人的硬件 性能 至關(guān)重要；計(jì)算機(jī) 技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用 有助于 機(jī)器人的控制系統(tǒng) 開發(fā)； 生命科學(xué)的發(fā)展 將會使仿生學(xué)更多地運(yùn)用到機(jī)器人上 ，從而推動機(jī)器人“從機(jī)器到人”的轉(zhuǎn)變 ； 先進(jìn)制造技術(shù)的 發(fā)展則可解決結(jié)構(gòu)復(fù)雜機(jī)器人的制造問題，有助于促進(jìn) 機(jī)器人的 大規(guī)模 生產(chǎn)和 應(yīng)用 。 3) 控制器 向開放式發(fā)展 ， 且控制應(yīng)用更加現(xiàn)代 。 機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化較低 。 驅(qū)動 系統(tǒng) ：它 是驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的信號，借助于動力元件使機(jī)器人進(jìn)行 運(yùn)動 。為此 ，控制系統(tǒng) 必須保證機(jī)器人具有實(shí)現(xiàn)功能所具有的程序。 通過 改變 末端 操作工具 ， 直角坐標(biāo)機(jī)器人可以非常方便的用作各種自動化裝備，完成如焊接、搬運(yùn)、包裝、碼垛、檢測、探傷噴涂、 目標(biāo) 跟隨 、 排爆等一系列 工作 。 1) 笛卡爾 坐標(biāo)機(jī)器人 它 主要 以直線運(yùn)動軸為主，各個(gè)運(yùn)動軸通常對應(yīng)直角坐標(biāo)系中的 X 軸 、 Y軸 、 Z 軸 ， 一般 X 軸 和 Y 軸 是水平方向運(yùn)動的軸， Z 軸 是 豎直方向 的運(yùn)動軸 。但是 ， 直線部分難以密封 、 防塵。 圖 24 關(guān)節(jié)式 機(jī)器人 按機(jī)器人 的控制方式 按照 機(jī)器人的控制方式可以 把 機(jī)器人分為非伺服機(jī)器人和伺服控制機(jī)器人兩種。通過 反饋傳感器 取得的反饋信號與來自給定裝置的綜合信號，用比較器加以比較 后 ，得到誤差信號，經(jīng)過放大后用以控制機(jī)器人的驅(qū)動裝置，進(jìn)而帶動末端執(zhí)行器以一定的規(guī)律運(yùn)動到達(dá)規(guī)定的物理參數(shù)。 額定速度和額定負(fù)載 機(jī)器人 每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動過程一般包括啟動加速階段、勻速運(yùn)動階段、減速制動階段，為了 縮短 機(jī)器人的運(yùn)動周期，提高生產(chǎn)效率，希望啟動階段和制動階段盡可能縮短，所以兩階段的加速度較大，將會產(chǎn)生很大的慣性力。 控制分辨率 是機(jī)器人 控制器 根據(jù)指令控制的最小位移增量。 直角 坐標(biāo)機(jī)器人 結(jié)構(gòu) 和特點(diǎn) 本文 主要研究直角坐標(biāo)機(jī)器人，所以特別對其進(jìn)行介紹。在很多場合可以一次抓取多個(gè)工件。 控制系統(tǒng) 硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng) 的硬件是 由 上位機(jī)和下位機(jī)兩層構(gòu)成的。 如圖 26 所示 ， PCI 控制卡 通過 PCI
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