Libro de diseño estructural de robots industriales.
Resumen: Tomando como objeto de investigación el robot industrial de articulación abierta 5R diseñado, se analizó el diseño estructural del robot. El robot adopta una estructura de control distribuido basada en computadoras industriales y controladores de movimiento DSP, que tiene las características de gran apertura y velocidad de funcionamiento rápida.
Explicación detallada. El software de control del robot se implementa mediante VC en la plataforma Windows y tiene una buena interacción persona-computadora.
Función, explica las funciones de cada módulo. El sistema de robot industrial abierto 5R diseñado tiene buena practicidad.
Palabras clave: abierto; articulado; robot industrial; software de control
0 Introducción
La tecnología de los robots industriales se ha aplicado en el campo de la automatización de la producción industrial moderna.
La amplia gama de aplicaciones también plantea mayores requisitos para el personal técnico y de ingeniería, lo que supone una necesidad urgente para que el personal técnico especializado en ingeniería mecánica y automatización domine esto.
Una
tecnología avanzada. Para mejorar la comprensión de los técnicos sobre las máquinas industriales
La práctica de habilidades y el dominio técnico de las personas requieren equipos abiertos.
Requisito suficiente. Este artículo presenta una articulación 5R que desarrollamos.
El sistema de robot industrial Tipo I se puede utilizar como un robot industrial general.
En la naturaleza, también se puede utilizar como dispositivo de enseñanza y entrenamiento.
1 Diseño estructural del robot manipulador industrial 5R
El robot industrial articulado consta de dos articulaciones de hombro y una articulación de codo.
Posicionamiento lineal, orientado por 2 o 3 articulaciones de la muñeca, una de las cuales es la articulación del hombro
Gira alrededor del eje vertical y la otra articulación del hombro realiza el cabeceo, estas dos articulaciones del hombro
p>
Estos ejes son ortogonales. La articulación del codo es paralela al segundo eje del hombro. Esta estructura
El robot tipo I tiene movimientos flexibles, un gran espacio de trabajo y sus brazos están dentro del espacio de trabajo.
La presente invención tiene las ventajas de una interferencia mínima, una estructura compacta, un espacio de piso pequeño y piezas relativamente móviles en las juntas.
Es fácil sellar y evitar el polvo, pero la cinemática es compleja y la cinemática inversa es difícil de controlar.
Esto requiere muchos cálculos. Las aplicaciones industriales son robots de uso general.
Estructura del manipulador del robot industrial 1.1.5r
El robot de articulación 5R diseñado tiene cinco grados de libertad y su estructura.
La figura se muestra en la Figura 1. . Los cinco grados de libertad son: Articulación del hombro Articulación de rotación.
J1, articulación de rotación del brazo J2, articulación de rotación del brazo JBOY3, movimiento de muñeca en decúbito prono
Articulación J4 y articulación J5 en movimiento de rotación. La idea general del diseño es: seleccionar un servomotor (con freno) para accionar a través de una correa síncrona, un tren de engranajes y otros equipos mecánicos.
La estructura de la transmisión indirecta. La articulación de muñeca está diseñada con una brida para montar la pinza.
Cambiando constantemente las pinzas se pueden realizar diferentes tareas.
Parámetros del robot industrial 1.25r
La Tabla 1 muestra los parámetros del robot industrial 5R diseñado.
Sistema de control abierto de robot industrial 2 5R
La tecnología de control de robot juega un papel importante en su excelente rendimiento. Con el desarrollo de la tecnología de control de robots, para máquinas con estructuras cerradas
Las deficiencias de los controladores de robots, el desarrollo de "estructuras modularizadas y desarrolladas",
los controladores de robots estandarizados son el robot actual control La tendencia de desarrollo de los robots
Potencial]. Para mejorar la estabilidad, confiabilidad y antiinterferencias, "industrial
implementa la estructura del controlador de movimiento PC DSP del control del robot: espere .
La computadora servo de nivel de líquido en el servosistema utiliza un procesador de señal (DSP) como núcleo.
El controlador de movimiento multieje del corazón puede controlar el movimiento multieje al mismo tiempo e implementar algoritmos de control complejos con la ayuda de las capacidades de procesamiento de señales de alta velocidad y capacidades informáticas del DSP.
.
Y consigue un excelente rendimiento del servo.
2.1 Introducción al controlador de movimiento basado en DSP MCT8000F8
El controlador de movimiento MCT8000F8 de Shenzhen Mold Core Technology Company es la base.
Un controlador de movimiento DSP de 8 ejes abierto de alto rendimiento basado en tecnología de red,
Incluye tablero de control principal, tablero de interfaz y software de control. , con apertura,
alta velocidad, alta precisión, control de Internet en línea, control síncrono multieje, reconfigurabilidad, alta integración, alta confiabilidad y seguridad, etc. , es una nueva generación de apertura.
Controlador de movimiento programable de alto rendimiento con estructura amplificadora.
La Figura 2 es el diagrama esquemático de hardware del controlador de movimiento multieje DSP. Las señales A0 (/A0), B0 (/B0) y C0 (/Co) del codificador de número aumentado en la imagen se utilizan como retroalimentación de posición y el movimiento El controlador pasa cuatro multiplicadores y los contadores ascendentes y descendentes obtienen valores reales.
La información de posición real se almacena en el registro de posición, que la computadora puede
utilizar para leer el registro de control. La posición objetivo de la tarjeta de control de movimiento
la computadora obtiene la posición objetivo a través de la planificación de la trayectoria del robot e instrumentos internos.
Se calcula el valor del error de posición y después del control de aceleración y desaceleración y el filtrado digital. ,
Enviado a un convertidor digital a analógico (DAC), amplificador operacional y modulador de ancho de pulso.
Circuito de procesamiento de hardware (PWM), convierte y emite la señal de control del servomotor.
O señal PWM. Cada junta puede completar de forma independiente el servocontrol y puede realizar un control de interpolación lineal y un control de interpolación de arco de dos ejes.
2.2 Estructura y principio de funcionamiento del sistema de control del robot
Sistema operativo Windows basado en PC debido a su amigable mundo hombre-máquina.
Tiene una amplia base de usuarios y se ha convertido en la primera opción para los controladores basados en PC.
Las ventajas de utilizar un PC como sistema host del controlador del robot son: ① Éxito.
Bajo costo; ② apertura; ③ entorno de desarrollo de software completo y rico
recursos de software; Estructura de control del robot para minería ascendente
Los sistemas informáticos superior e inferior se utilizan para controlar el robot: la capa superior
la computadora de control principal es responsable de la gestión de todo el sistema, y la computadora inferior realiza el control de cada capa.
Operación de interpolación y servocontrol de sección. El control del robot se realiza mediante la adopción de una estructura de tarjeta de control de movimiento PC DSP industrial. Los resultados experimentales muestran que la estructura informática que utiliza PC DSP se puede utilizar por completo.
La velocidad de operación del DSP es rápida y cumple con los requisitos en tiempo real del control del robot.
Alto rendimiento de control de movimiento.
El diagrama de bloques del servosistema del robot se muestra en la Figura 3. El servosistema base
está compuesto por un controlador de movimiento basado en DSP, un servocontrolador, un servomotor y un codificador fotoeléctrico. El servosistema consta de tres subsistemas de retroalimentación: bucle de posición, bucle de velocidad y bucle de corriente. El principio de funcionamiento es el siguiente: el actuador es un servo de CA.
Los servoaccionamientos para servomotores son accionamientos de potencia con velocidad y corriente de bucle cerrado.
El codificador fotoeléctrico se encarga de detectar la velocidad y posición del servomotor.
Servicio. La función principal de la computadora de nivel servo es recibir información enviada por el nivel de control.
Un comando de control de movimiento que completa el cálculo de errores y el algoritmo de control de cada articulación en tiempo compartido en función de la señal de posición dada y la señal de retroalimentación de posición del codificador fotoeléctrico
.
La conversión D/A añade la señal de velocidad dada al extremo de control del componente servo.
Completa el servocontrol de posición de cada articulación. El nivel de gestión utiliza computadoras
586 computadoras industriales (o portátiles) para completar principalmente la programación fuera de línea, la simulación,
la comunicación con la capa de control, la gestión de trabajos y otras funciones del nivel de control; las computadoras usan 586
Computadora industrial, principalmente completa la edición e interpretación del programa de usuario, baja.
El controlador de movimiento del robot envía instrucciones de movimiento del robot y monitorea la entrada y salida en tiempo real.
Control (como impresión), etc. La caja de enseñanza está disponible a través de la computadora del nivel de control.
Los datos (impulsos, ángulos de rotación) del servosistema del robot se utilizan en la fase de control.
El aprendizaje y control del robot se implementan en un software de control informático.
3 Diseño del software de control de movimiento del robot industrial 5R
El software de control del robot industrial 5R está escrito con C Builder.
Finalmente, el software se ejecuta en un entorno Windows. C Builder tiene razón
Usuarios gráficos involucrados en el desarrollo de aplicaciones bajo plataforma Windows.
La interfaz (GUI) tiene un fuerte soporte de programación y proporciona visualización.
El entorno de desarrollo puede llamar fácilmente a las funciones subyacentes proporcionadas por el fabricante del hardware,
operar el hardware directamente y generar código de destino de manera más eficiente.
El software de control diseñado tiene una estructura modular jerárquica.
Los principales módulos de la capa de gestión incluyen programación fuera de línea, simulación de gráficos y consulta de datos.
Y resolución de problemas. Su estructura se muestra en la Figura 4.
Utilizando los logros de los gráficos por computadora, se estableció (1) un módulo de programación fuera de línea.
Un modelo del robot y su entorno de trabajo, utilizando algoritmos de planificación para programar varios controles de movimiento mediante la manipulación de mapas
formas y objetos, fuera de línea.
Conviértete en un programa de trabajo.
(2) El módulo de simulación de gráficos puede simular los resultados de antemano para facilitar la inspección y optimización.
Cambiar.
(3) El módulo de consulta de datos puede verificar el trabajo actual y el trabajo reciente.
Registro e información relacionada (cantidad de producción, turno, etc.), pudiendo imprimirse.
Archivo.
(4) El módulo de diagnóstico de fallas puede diagnosticar fallas en tiempo real y mostrarlas en forma de código.
Muestra el tipo de falla y proporciona información útil para que los técnicos solucionen el problema.
La estructura del software del módulo principal del nivel de control se muestra en la Figura 5.
(1) El módulo de reinicio permite que el robot encienda la alimentación cuando se detiene o se mueve de manera anormal.
Devolver el robot al origen de operación mediante operaciones específicas o métodos automáticos.
Cuando el robot está en el origen de funcionamiento, el par de cada par cinemático del mecanismo es mínimo
Determina la postura segura del robot en el estado de espera.
(2) El sistema proporciona dos métodos de enseñanza. El primer método de enseñanza es el método de enseñanza de la "caja de enseñanza de la computadora inferior": operar la caja de enseñanza y la computadora inferior.
Los interruptores de operación manual en la interfaz corresponden a varios robots de ensamblaje.
Acciones y funciones. Alternativamente, coloque aproximadamente el robot y ajuste su posición seleccionando niveles de velocidad como alto, medio, bajo, jog, etc.
y
Almacenar los parámetros de posición y actitud del robot en la trayectoria de movimiento esperada. Secuencia
Dos métodos, a saber, el método de enseñanza de simulación fuera de línea. Este método de enseñanza se basa en
construir un modelo del entorno de trabajo del robot en un ordenador, y luego en este modelo
un método de enseñanza que genera datos de enseñanza basados en inteligencia artificial.
Método. Durante la enseñanza, se utilizan métodos de gráficos por computadora para analizar la relación posicional entre el robot y el modelo de trabajo, y también se pueden usar instrucciones específicas para especificar la máquina.
La posición de movimiento del robot...
4 Conclusión
El sistema de robot industrial abierto desarrollado tiene las siguientes características:
(1) Adopta una estructura de control distribuida de dos niveles y se basa en el control de movimiento.
Se completa el controlador de movimiento DSP M'CT8000F8, que aumenta la apertura y cierre del sistema.
Liberación, así como rapidez y fiabilidad de funcionamiento y procesamiento.
(2) Teniendo en cuenta su buena versatilidad, se puede utilizar como máquina de uso general.
Para uso humano, tiene buenas perspectivas de industrialización y comercialización.
(3) El software asistido por ordenador está basado en la plataforma Windows.
La programación en C le permite operar directamente el hardware llamando a funciones subyacentes.
El entorno visual puede proporcionar una buena interfaz de interacción persona-computadora.
Mediante el desarrollo de este sistema robótico se pueden satisfacer en gran medida las necesidades de los trabajadores.
Los requisitos de apertura para robots en el campo industrial han mejorado aún más las industrias industrial y minera de China.
Nivel de automatización empresarial. Al mismo tiempo, también se puede utilizar como plataforma de capacitación en robótica para fortalecer el desarrollo de habilidades del personal de ingeniería.
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