单位文秘网 2021-07-06 08:10:41 点击: 次
信息,并根据获取的信息数据进行相应处理。下位机DMC-2163接收到工控机发出的控制指令后,会根据指令执行相应的程序并将执行信号发送到交流伺服驱动器,经相应信号处理后,交流伺服驱动器会将驱动指令发送给机器人各轴的伺服电机,驱动机器人各关节完成操作指令。与此同时,机器人各关节编码器的反馈信号会经过DMC-2163上传至工控机,用于在工控机上实现人机交互,实时地监控机器人的状态和显示数据[2]。
3 关节伺服电机和驱动器
工业机器人的关节驱动大多采用电气传动方式,伺服电机及驱动器是主要部件。日本松下的MINAS系列伺服电机和驱动器,具有转矩、位置、速度控制和组合控制等多种控制模式,在工业机器人伺服系统中一般采用位置控制工作模式。伺服电机配置有光电编码器与伺服驱动器接口连接,再通过运动控制卡实现与上位机的信号传递。工控机发送指令到运动控制卡,就可以通过与之相连的伺服驱动器获得电机转动的位置信号,从而形成整个控制系统的闭环运行[3]。
需要注意的是,工业机器人的伺服驱动系统,除伺服电机、伺服驱动器外,还包括减速器以及其他的外围电气部件。伺服电机与减速器由于直接带动机械本体的关节转动而安装在机械臂中,但驱动器的正常工作需要配套的外围电气部件,布置时还得考虑这些部件间的信息干扰等问题。因此,如何对伺服驱动系统进行合理的布局至关重要。通常可以将驱动器及其外围电气部件布置在独立的控制柜中,也可以根据需要将运动控制器也一并布置进去。
4 工控机软件设计
软件系统在工业机器人控制系统中具有至关重要的作用,在很大程度上决定着工业机器人整个系统的性能。基于Windows操作系统的成熟性、稳定性及可靠性,工控机的软件设计采用其作为软件系统的开发平台,集成开发环境则采用基于C++的Qt。
根据控制软件需求分析以及软件设计的模块化原则,六轴工业机器人控制系统的软件总体设计为:第一步,在上位机中安装Win7操作系统并部署Qt开发环境;第二步,建立一个新工程,并将DMC-2163控制卡的动态链接库、头文件和实现文件添加到新建的工程中;第三步,以QMainWindow为主类,使用QWidget类和QDialog类的派生类实现各个模块的功能,通过Qt的信号/槽机制、全局变量、事件管理、配置文件等实现各模块间的通信。
软件系统功能模块包括:指令程序管理、控制卡操作、机器人操作、轨迹规划、示教再现和系统设置。具体如图3所示。
5 结语
工业机器人的应用与研发是当前工业领域技术发展的前沿与热点,而作为工业机器人核心组成部分的控制系统,尤其是发展的重中之重。随着工业机器人应用范围的不断扩大,对其控制系统的可靠性、稳定性及准确性等性能要求也不断提高,一定程度上促进了工业机器人控制系统的研发进程。该文所述六轴工业机器人控制系统的设计与实现,是在已有研究成果之上的应用研究,相信随着技术的不断发展进步,工业机器人控制系统的设计将日趋完善,通用性、开放性及扩展性也将日益提高。
参考文献
[1] 李树民,邸韬,邸仕虎.模块化工业机器人运动控制系统研究与设计[J].中国建材科技,2019,28(2):108.
[2] 吳德君.六轴工业机器人控制系统研究与设计[J].装备制造技术,2018(4):23-25.
[3] 吴文俊,夏蕾,陈晓斌,等.一种小功率六自由度工业机器人控制系统硬件设计[J].科技与创新,2017(14):139-140.
[4] 吕冬冬,郑松.工业机器人开放式控制系统研究综述[J].电气自动化,2017,39(1):88-91.
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