新闻动态
联系我们
销售热线:
Contact Hotline
021-54401237 13818532969
传真:021-54401237

E-mail:

公司地址:上海闵行区沪闵路2988弄5号楼
当前位置: 主页 > 新闻动态 > 行业资讯 >
双臂并联机器人的运动控制程序设计
 

1 绪论

双臂并联机器人的主动臂分别由一个伺服电机驱动, 从动臂 (长平衡杆) 一端与主动臂相连, 另一端连接平动盘。在伺服电机的驱动下, 主动臂带动从动臂动作, 实现平动盘在平面内运动, 如图1所示。若在平动盘下安装一电磁铁, 能实现在将铁片从左搬运到右。

双臂并联机器人的控制器选用欧姆龙NJ系列PLC。需要在PLC中编写程序, 实现机器人的运动控制。该机器人工作时的运动轨迹:

原点 (Pos_up) →左上位置 (Pos_L_up) →左下位置 (Pos_L_down) →电磁铁得电吸住铁片→左上位置 (Pos_L_up) →原点 (Pos_up) →右上位置 (Pos_R_up) →右下位置 (Pos_R_down) →电磁铁失电放下铁片→右上位置 (Pos_R_up) →回原点, 开始新一轮循环。

2 角度与坐标的转换

通过控制电机转动的角度可实现带有电磁铁的机器人平动盘的运动。这就需要建立一个坐标系, 建立电机转动角度θ1、θ2与电磁铁位置坐标 (x, y) 的转换关系——双臂并联机器人的运动学正反解。

运动学正解——已知:两根轴上电机的旋转角度分别为θ1、θ2, 要推算出电磁铁位置 (X, Y) 。

运动学反解——已知:电磁铁位置 (X, Y) , 要推算出此时两根轴上电机的旋转角度θ1、θ2。

3 运动轨迹的程序设计

为控制运动轨迹, 可使用控制器的运动控制功能模块, MC模块。若将控制对象——实际的伺服电机称为“实轴”。那么MC模块包含的虚拟伺服驱动器、编码器, 可构建“虚轴” (不使用实际伺服驱动器及编码器) , 作为同步控制的主轴使用, 实现预先进行轨迹规划。然后再将“实轴”与“虚轴”进行同步, 控制机器人实际伺服电机旋转, 实现“实轴”运动到规定的位置坐标处。

图1:双臂并联机器人搬运示意图

图1:双臂并联机器人搬运示意图   下载原图

 

在编写程序时, 考虑电机带的是绝对值编码器, 所以只需执行一次复位, 程序里采用的是MC_Home指令。

整个程序包括主程序和功能块。

功能块包括:

(1) “左角度”功能块:由坐标 (x, y) 换算出左轴的旋转角度;

(2) “右角度”功能块:由坐标 (x, y) 换算出右轴的旋转角度;

(3) “坐标”功能块:由左右两轴的旋转角度θ1、θ2换算出坐标 (x, y) ;

(4) “虚轴运行”功能块:设定运动轨迹中的5个关键位置坐标, 控制左、右虚轴组成的“虚轴组”沿直线运行 (指令MC_Move Line Absolute) , 并在适当时间控制电磁铁的电的得失。

(5) “点动运行”功能块:每按一次点动按钮 (以向上的点动按钮为例) , 修改一次当前坐标 (x, y) , 虚拟轴沿直线运行 (指令MC_Move Line Relative) 。

主程序包括:

(1) 初始设定:使用“坐标”功能块, 将电机旋转为0度时的坐标标记为坐标系原点位置, 由电机当先的旋转角度计算出当前坐标 (x, y) ;提高插补速度的自适应性;启停及复位按钮的输入信号设定。

(2) 启停控制:复位信号有效, 则对实轴进行复位 (MC_Reset) , 对虚轴组进行复位 (MC_Group Reset) 并对虚轴进行复位 (MC_Reset) ;停止信号有效或有复位信号, 则使实轴减速停止 (MC_Stop) 虚轴组减速停止 (MC_Group Stop) 并使虚轴减速停止 (MC_Stop) ;电磁铁失电。

(3) 原点返回:开始按钮按下后, 将实轴驱动器与虚轴驱动器切换为可运行状态 (MC_Power) ;实轴与虚轴均复位 (MC_Home) , 接着虚轴以速度300mm/s移动到原点坐标 (MC_Move Absolute) , 此时“轴组准备好”及“伺服准备好”。

(4) 运行:开始按钮按下后, 使用“虚轴运行”功能块计算出电磁铁到达关键位置时对应的伺服电机的角度;使用“点动运行”功能块修改虚拟轴的位置;当满足“轴组准备好”, 使用“左角度”功能块, 将虚轴计算出的位置坐标转换为对应的伺服电机旋转角度;当满足“伺服准备好”, 使用MC_Sync Move Absolute指令, 控制实轴运动到预置的位置。

4 总结

使用该程序控制双臂并联机器人的运动, 实现了其动作迅速, 连贯, 可长期持续运行。