IRB1400機器人的運動控制實驗指導書

1、.IRB1400機器人的運動控制實驗指導書一、實驗目的1了解IRB1400六關節(jié)機器人的構造、動作原理和手部運動控制原理；2基本掌握機器人運動控制程序的編制方法。二、IRB1400機器人1結構圖1 IRB1400機器人外貌圖IRB1400機器人由六個轉(zhuǎn)動關節(jié)構成，是一種6自由度的工業(yè)機器人。這種機器人的操作系統(tǒng)是BaseWare OS 操作系統(tǒng)。BaseWare OS 操作系統(tǒng)用于機器人的運動控制、應用程序的執(zhí)行等各個方面。技術規(guī)格：抓重5Kg； 重復定位精度0 .05mm 運動類型運動范圍軸1旋轉(zhuǎn)運動軸2臂運動軸3臂運動軸4腕運動軸5擺動運動軸6扭轉(zhuǎn)運動2控制原理IRB1400工業(yè)機器人的控

2、制系統(tǒng)由PC機、運動控制器及配套的連接電纜和接口端子板、交流伺服電機及驅(qū)動器等構成，從控制要求來看，需要實現(xiàn)末端執(zhí)行器上參考點的連續(xù)軌跡控制。該機器人末端執(zhí)行器軌跡控制過程如圖2所示。首先進行軌跡規(guī)劃，在軌跡上選取n個位置，然后用插補算法獲得中間點的坐標，直線插補和圓弧插補是系統(tǒng)中的基本插補算法。對于非直線和非圓弧軌跡，可以采用直線或圓弧逼近以實現(xiàn)這些軌跡。根據(jù)末端執(zhí)行器需實現(xiàn)的位姿（位置和姿態(tài)），用逆向運動學算法求出各關節(jié)所應產(chǎn)生的位移，也就是圖2 軌跡控制過程各關節(jié)的給定值。IRB1400工業(yè)機器人控制系統(tǒng)的核心是微機控制交流伺服電機的閉環(huán)位置伺服控制。其運動執(zhí)行元件為交流伺服電機。圖3為

3、電機控制原理圖。對各關節(jié)給定值與由碼盤得到的反饋信號經(jīng)閉環(huán)PID伺服運算后，利用該輸出值進行PWM調(diào)制，調(diào)制后的波形分三路輸出到驅(qū)動器中，以控制驅(qū)動器中電流的通斷時間，從而達到控制電機的轉(zhuǎn)動的目的。圖3 電機控制原理三、操作步驟1 在準備操作機器人之前，仔細閱讀并確保理解操作手冊中的有關內(nèi)容，特別是如下所述的關于安全方面的內(nèi)容：（1） 在操作之前確保沒有人在機器人的工作所及的范圍內(nèi)，保證操作者自己在安全的位置；（2） 出現(xiàn)問題時，立刻按急停按鈕；（3） 在操作之前檢查急停按鈕是否正常工作。方法是按下急停按鈕看SERVO ON指示燈是否熄滅；（4） 在開始示教時，設置示教鎖定以避免由自動工作方式

4、所可能帶來的傷害。2 將控制柜上的主電源開關旋到ON，打開電源，此時系統(tǒng)開始自檢，如果出現(xiàn)異常，將顯示錯誤或沒有任何顯示。正常情況下，在屏幕上將出現(xiàn)各種鍵的顯示。此時還不能進行機器人的操作。3 按SERVO POWER 鍵開伺服，此時可以進行機器人操作。4 用示教盒進行人工示教可以快速、直觀地實現(xiàn)機器人復雜軌跡的控制 ，是控制中最常采用的方法。 觀察示教盒上的各個軟鍵和開關以及屏幕顯示，仔細閱讀操作手冊，熟悉各個軟鍵的作用。機器人的運動速度有快、中、慢、最慢四檔。在開始進行操作時，為了保證安全，通過SLW鍵應將工作速度設定為慢速。在操作時，應仔細觀察各關節(jié)的轉(zhuǎn)動方向和各個軟件上所標明的方向的關

5、系。5工作模式選擇根據(jù)示教盒顯示屏上的軟鍵進行工作模式選擇。IRB1400有兩種工作模式，一種是自動工作模式，一種是手動工作模式。手動工作模式是指機器人采用示教盒操作；自動工作模式是指利用編制的程序來操作機器人。6在操作機器人時可能會涉及到關節(jié)坐標系、笛卡兒坐標系、圓柱坐標系、工具坐標系和用戶坐標系，可以通過按MOTION TYPE鍵進行坐標系的選擇。機器人每個軸的運動取決于所選的坐標系。在本實驗中，選取笛卡兒坐標系。7在熟悉了上述機器人的軸操作和運動速度設定等方法后，可以進行機器人的示教了。在示教時機器人示教的每一步將被記錄為一條運動指令。（1） 按TEACH鍵，然后按SEL JOB 鍵，輸

6、入字符work作為此次實驗的工作名，按 ENTER鍵，工作內(nèi)容就顯示在工作區(qū)；（2） 按EDIT鍵將光標移動到開始位置；（3） 按ENABLE鍵使ENABLE鍵的指示燈亮，反復對機器人進行軸操作使機器人運動到一指定位置；（4） 按MOTIONG TYPE鍵進行運動類型選擇，這里我們選擇直線運動類型，被選的運動類型將顯示在狀態(tài)顯示區(qū)；（5） 按PLAY SPD鍵，移動光標到所要選擇的運動速度處；（6） 按下ENTER鍵記錄一條運動指令；（7） 重復（3）到（6）的步驟可以實現(xiàn)復雜的運動軌跡；8在示教工作完成后，需要將機器人的狀態(tài)從示教鎖定狀態(tài)釋放出來。為此，應按SELECT鍵和MORE鍵，調(diào)出具有UNLOCK軟鍵的界面；再按UNLOCK鍵系統(tǒng)的狀態(tài)就從鎖定轉(zhuǎn)到示教狀態(tài)。 9按TEACH鍵將系統(tǒng)的控制模式轉(zhuǎn)為自動模式。運行上述示教所得的程序，比較自動運行時機器人所走的路徑和示教時所設定的路徑是否相同，如不同找出原因，并改正。 10關機 關電源的順序是先關伺服電源，再關主電源。按下E.STOP將伺服電源關斷，然后將控制器面板上的開關旋到OFF位置。四、實驗報告1 概述IRB1400六關節(jié)機器人的構造，動作原理和運動控制原理；2 對IRB1400六關節(jié)機器人進行逆運動學分析，推導有關公式；3 總結示教