【正文】 實現(xiàn)由觸摸屏對碼垛機器人的示教、保存、再現(xiàn)及相關參數(shù)設置等功能。進行相關運動分析，確定末端執(zhí)行機構與原點坐標系的運動變換關系，從而獲得機器人的相關運動參數(shù)，便于實現(xiàn)對機器人進行精確 控制。通過狀態(tài)和坐標顯示可以實時觀察機器人的運動狀態(tài)。 4. CPU Load Status（ CPU運行監(jiān)視面板） CPU運行監(jiān)視面板用來監(jiān)視當前控制器 CPU的運行情況，如圖 531 所示： 該面板類似于計算機中任務管理器的性能監(jiān)視面板。Program 7 39。配置文件將保存到控制器的 EEPROM 中。單擊“ Next”，至此，我們已經(jīng)完成了對于“ X”軸的配置。我們這里保持軸的名字為“ X”，輸出信號類型選擇“ Stepper0”，單擊“ Next”按鈕繼續(xù)，彈出圖 510 所示對話框： 圖 510 選擇電機及驅(qū)動 該對話框用于選擇驅(qū)動器和電機：我們這里用的是安川驅(qū)動器和電機，我們要在相應的選擇框里選擇“ Other”。 山東大學學士論文 20 第五章 軟件系統(tǒng)設計 下位機軟件開發(fā) ACR View 開發(fā)環(huán)境介紹 ACR View 為 Parker 控制器自帶的開發(fā)工具，可以支持 Ether,USB,CANopen 和串口連接等多種通訊方式。驅(qū)動器型號為 SGDM10ADA，輸入電壓為 200230V，最大輸入電流為 7A。從上到下讀取參數(shù)依次為轉矩、加速度、運動速度、位置。機器人的控制對末端執(zhí)行器的位置精度要求較高，而對末端執(zhí)行器的速度控制和力矩控制沒有特殊要求，所以確定碼垛機器人關節(jié)點選擇位置伺服控制方式以保證末端定位精度。 ⑵定子繞組散熱比較方便。 對工業(yè)機器人關節(jié)驅(qū)動的電動機，要求有最大功率質(zhì)量比和扭矩慣量比、高起動轉矩、低慣量和較寬廣且平滑的調(diào)速范圍。在運動的極限位置都安裝有限位開關。主要研究碼垛機器人的控制方案、控制算法，以及運用 PARKER ACR9000對伺服驅(qū)動器進行控制，運用威綸 MT6100iv觸摸屏進行上位機的開發(fā)。此外我國也已經(jīng)形成了以新松為代表的一些具有一定競爭力的機器人公司和產(chǎn)業(yè)化基地。另外，隨著大型物資批發(fā)配送中心的出現(xiàn)，需要為成千上萬個用戶按訂單配送產(chǎn)品，這就要求碼垛機具有混合碼垛的能力， 所有這些都為碼垛機器人的發(fā)展提供了機會。從“七五”科技攻關開始，我國將工業(yè)機器人及應用工程作為研究開發(fā)重點之一，實現(xiàn)了中國機器人產(chǎn)業(yè)的“從無到有”。 關鍵詞： 碼垛機器人，控制系統(tǒng)，位置伺服控制， AcroBasic 語言，模塊化編程 山東大學學士論文 III Abstract As a new technology in logistics automation area, in recent years, stacking technology has experienced a rapid growth. With their high performance, high precision and small area advantages, stacking robots are quickly capturing the entire palletizing industry. Especially in the western developed countries, palletizing robots almost pletely replaced the manual stack. Since the tackle hardnut problems in science and technology during China39。目前日本已經(jīng)有 130余家專業(yè)的機器人生產(chǎn)制造商。 山東省近日出臺指導意見 ,從政策與資金方面促進機器人產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展 ,促進機器人產(chǎn)業(yè)盡快成長為戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)。同時說明了課題的主要研究意義及研究內(nèi)容。39。 4）調(diào)速范圍寬。通過控制驅(qū)動電路的脈沖信號通斷來實現(xiàn)對電機運動的控制 [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，轉矩控制方式，位置控制方式。 離散化 PID 控制算式為： )]1()([)()()( 0 ?????? ? kekeKieKkeKkU dniip 其中， k 為采樣序列號， k=0， 1， 2．．．； Kp、 Ki、 Kd 分別表示比例、微分、積分系數(shù)。（可選項） 控制信號 模擬輸出 可輸出到 8 路， 16 位模擬量 步進輸出 可輸出到 8 路，最高頻率 表 1 ACR9000 規(guī)格參數(shù)說明 山東大學學士論文 17 輸入輸出 編碼器輸入 可輸入到 10 路正交編碼器信號， 20MHz。需要配合使用繼電器器，開關，急停按鈕等。 我們選擇以太網(wǎng)， IP 設為 ，點擊 Connect 使電腦與 ACR9000 連接。我們單擊“ Next”按鈕繼續(xù)，彈出圖 513 所示對話框，該對話框用于設置硬限位，軟限位及位置誤差的限制。單擊“ Next”按鈕繼續(xù)，彈出圖 519 所示對話框。 軟件編寫流程 控制系統(tǒng)下位機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改變相應的 P 參數(shù)和 BIT 位進行控制和選擇的。程序中使用“ Print”語言輸出的內(nèi)容也將顯示到終端對話框中。通過設定地址可以控制或讀取相應的 BIT 位狀態(tài)，開關類型為設定開關的功能。 3cm以內(nèi)。由于沒有現(xiàn)成的連接實例可供參考，故在此花費了 較大的功夫。如和外圍檢測設備及其它機器人的協(xié)調(diào)，根據(jù)產(chǎn)品的不同執(zhí)行不同的碼垛程序等問題。包含電氣線路和信號線路連接兩個方面。 (3)末端最大運動速度：≥ (4)最大高度： (5)運動半徑： 50cm— 150cm (6)工作速度：手動示教直線移動速度≤ ，底座和手爪旋轉速度≤ 5r/min； 自動運行直線移動速度在 1m/s 左右，底座和手爪旋轉速度在 8r/min 左右。圖 534所示為對其中的位狀態(tài)切換開關進行設置的界面。我們可以把常用的命令保存到終端對話框右側的“ User Button”中，這樣當按下“ User Button”按鈕后，相對于發(fā)送了對應的指令。 AcroBasic 指令請參考相應手冊。在一個 Master 中最多可分配 8 個軸，且一個軸只能分配到一個 Master 中。 圖 511 編碼器設置 單擊“ Next”按鈕，彈出圖 512 所示對話框，該對話框用于設置軸比，通過設置單位，傳動機構，及減速機構， ACR 運動控制器會自動對軸比進行換算。 山東大學學士論文 21 圖 51 新建窗口 下面我們新建一個工程：選中“ Create New Project”單選框，并在后面輸入工程的名字，我們這里輸入工程名為“ Demo1”，點擊“ OK”按鈕繼續(xù)，彈出新的對話框，在這里需要選擇控制器類型，我們這里選擇“ ACR9000”，如圖 52 所示： 圖 52 選擇控制器類型 單擊“下一步”按鈕，在新彈出的對話框中選擇所購買的 ACR 控制器型號，我們手頭的產(chǎn)品是 9000P1U6B0,因此選擇這個型號，如圖 53 示： 山東大學學士論文 22 圖 53 選擇控制器型號 單擊“下一步”按鈕，在新彈出的對話框中保持默認設置，再單擊“下一步” 至此，工程配置操作完成，彈 出 ACRView 主界面，如圖 54 示： 圖 54 ACR View 主界面 我們可以看到，該對話框主要分成四個區(qū)域： 山東大學學士論文 23 1. 最上面是菜單欄 2. 菜單欄下面是工具欄（分上下兩層，上層是通用工具欄，下層是梯形圖編程工具欄） 3. 工具欄下面左側是樹形向?qū)В彩俏覀兘?jīng)常要打交道的地方 4. 樹形向?qū)в覀仁侵鞑僮鹘缑鎱^(qū)域，其顯示內(nèi)容會根據(jù)在樹形向?qū)е兴x擇內(nèi)容的不同而變化，我們大部分操作都要在這個地方進行。上位機與 ACR9000的通訊是通過 Ether 實現(xiàn)的。和圖 41 控制系統(tǒng)硬件結構圖 伺服驅(qū)動器 伺服驅(qū)動器 伺服驅(qū)動器 伺服驅(qū)動器 腰座 關節(jié) 水平 關節(jié) 垂直 關節(jié) 腕部 關節(jié) 上位機 觸摸屏 運動控制器 接近開關 電磁閥 氣缸 腕部 手爪 山東大學學士論文 16 傳統(tǒng)的板卡級運動控制卡相比， ACR9000 可脫離工控機工作 ，穩(wěn)定性好；封閉式結構，抗干擾強；屏蔽電纜連接，屏蔽性好，通訊距離長；體積小巧。 位置環(huán)處理時采用積分 PID 算法。 圖 31 給出了 AC 伺服電機工作電路的基本組成。在驅(qū)動負載的情況下，要求機器人的伺服電動機的起動轉矩大，轉動慣量小。 因為 D0F=DFy， D0E=DE+x，則 )a r c ta n (0001 xDE yDFFED ?????? (1) 圖 22 碼垛機器人機構簡圖 圖 23 機械結構運動分析示意圖 山東大學學士論文 6 EF= 2020 EDFD ? = 22 )()( xDEyDF ??? (2) 在Δ DEF中，有 θ 2=∠ DEF=arccos( EFDF DEEFDF ?? ??2 222 ) (3) θ 3=∠ FDE=arccos( DFDE EFDFDE ?? ??2 222 ) (4) 此時， C 點坐標為 ??? ???? ??? )s in ( )c o s (2121 ????CFyy CFxcc (5) 此時 A 點坐標為 ??? ?????? ?????? )s in ( )c o s (321321 ???? ????ACyy ACxxcAcA (6) 將式（ 5）帶入式（ 6）中，可得： ??? ????????? ???????? )s in ()s in ( )c o s ()c o s (3212132121 ?????? ?????? ACCFyy ACCFxAA (7) 將 θ θ θ 3及全部已知變量帶入式（ 7）中，利用幾何知識解得 ??? ???? xy xxAA 5840 6840 (8) 則有 ????????39。最后一章是對本篇論文進行系統(tǒng)的總結 。從各方面顯示，工業(yè)機器人正處在迅猛發(fā)展階段，掌握機器人的控制系統(tǒng)設計刻不容緩。 機器人雖然前期投入較高，但是卻能達到成本效用最大化，且各家機器人都在為客戶的成本控制而在產(chǎn)品中不斷加入新的科技成果。其中下位機程序運用 AcroBasic 語言進行模塊化編程以實現(xiàn)示教、回零、再現(xiàn)、手動運行、參數(shù)設置等功能。本文就是立足于此，以具體工程實踐為研究背景，進行四自由度碼垛機器人控制系統(tǒng)的研究，以實現(xiàn)對碼垛機器人的運動控制，滿足生產(chǎn)實踐需求。將機器人與包裝線相結合，既提高了生產(chǎn)線的工作效率，又增強了運行的可靠性，減少了人力資源的開支，更讓當代企業(yè)迅速適應不斷變化的市場要求，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。我國市場上機器人總共擁有量近萬臺，僅占全球總量的 %，其中完全化國產(chǎn)機器人僅占30%，其余皆為從日本、美國、瑞典 、德國、意大利等 20多個國家引進 [2]。第 2章對碼垛機器人進行機械結構及其運動學的相關分析。 圖 21 碼垛機器人機械結構圖 山東大學學士論文 5 運動學分析 工業(yè)碼垛機器人機構簡圖如圖 22所示，當 F點固定， E點沿水平方向移動時， A點的水平移動速度為 E點的λ倍，如果 E點作勻速運動， A點也將作勻速運動：當 E點固定， F點沿垂直方向移動時， A點的垂直運動速度為 F點的λ 1倍，如果 F點做勻速運動， A點也將作勻速運動 [3]。這是伺服電動機在工業(yè)機器人中應用的先決條件。 ⑷適應于高速大力矩工作狀態(tài)。在這個系統(tǒng)中，位置調(diào)節(jié)器的作用是使位置給定與的偏差向最小變化。從圖中可知，該系統(tǒng)多電機同步效果較好，反應靈敏，位移較為精確，可以很好的滿足碼垛的需求。這里不再詳細說明。通過配置向?qū)Э梢詫C械參數(shù)、 PID 參數(shù)、伺服增益、正 /反向運動進行調(diào)整。 Type：選擇編碼器的類型，默認為“ Full Quadrature（全積分）”，即控 制器將編碼器信號做 4 倍頻處理，這也是最常用的選擇。如果控制器的某個軸不需要使用，那么我們需要在輸出信號類型處選擇“ NOT USED”，這樣控制器就不需要對這個軸分配處理時間。 AcroBasic 語言及相關編程介紹 編程時，在樹形向 導中可以看到， ACR 運動控制器可以編寫 16 個 program 程序和8 個 PLC 程序，如圖 523 所示： 圖 5