并聯機器人(機械手)

并聯機器人(機械手)1.1控制系統(tǒng)方案設計機器人的整個控制系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機為中心,采用PLC控制器為主控單元，進行伺服控制和開關量的控制，具體包括機器人本體的伺服控制、視覺系統(tǒng)控制、氣動系統(tǒng)控制、傳輸系統(tǒng)控制和一些附屬設施的控制。圖1.2機器人控制系統(tǒng)整體框圖2上位機上位機是指可以直接發(fā)出操控指令的計算機。其屏幕上顯示各種信號變化（角度，壓力，溫度等）圖1.3上位機屏幕顯示3圖1.4機器人系統(tǒng)及視覺系統(tǒng)示意圖4機器人視覺系統(tǒng)機器視覺系統(tǒng)大多是指通過機器視覺產品(即圖像攝取裝置，分CCD和CMOS兩種)把圖像抓取到，然后將該圖像傳送至處理單元，通過數字化處理，根據像素分布和亮度、顏色等信息，來進行尺寸、形狀、顏色等的判別。進而根據判別的結果來控制現場的設備動作。5氣動系統(tǒng)設計方案如右圖所示，氣源泵（空氣泵）產生壓縮氣體，經過濾減壓閥過濾、定壓，分為兩支路，一路氣體通過真空發(fā)生電磁閥到達真空發(fā)生器用于產生真空；另一路氣體經過真空破壞電磁閥直接與吸盤相通。兩個電磁閥的通斷信號來自控制器的開關量信號，當吸盤到達待抓取物體的正上方時，真空發(fā)生電磁閥打開，真空發(fā)生器產生真空，吸盤將物體吸?。坏竭_放置位置時，真空破壞電磁閥打開，吸盤氣壓高于大氣壓，物體被“放下”。氣動系統(tǒng)設計6傳輸系統(tǒng)傳輸系統(tǒng)主要是電機和兩條傳送帶，當機器人運行時，控制器給出使能信號使電機帶動傳送帶運動，另外，傳送帶上裝有編碼器，將傳送帶的速度實時反饋給控制器。附屬設施的控制包括氣源泵、夜間工作照明、急停開關、狀態(tài)指示燈等開關量的控制。附屬設施控制71.2控制系統(tǒng)主要硬件配置高速拾取并聯機器人控制系統(tǒng)的硬件主要有上位機、PLC控制器、交流伺服電機等。(1)上位機。上位機主要是提供友好的人機交互，從而間接的實現對控制器的訪問一般的上位機都是一個專業(yè)的工業(yè)控制計算機，具有多種插槽和數據接口，可以方便的和各種控制卡或控制器連接。不過現在大多數采用的上位機為觸摸屏小型計算機，具體參數如下：．15寸觸摸屏；．Intel雙核1．8GHz四線程低功耗CPU，1GBDDR3內存，30GBSSD硬盤；．6個USB接口，3個1000M以太網口，2個DB9隔離RS一485接口，1個DB9RS一232接口，1個DBl5VGA接口。8(2)PLC控制器。對控制器的要求，主要是能夠實現多軸運動控制和一些開關量的控制，市場上很多運動控制卡及PLC都能滿足要求，這里介紹一種大工計控生產的PEC6000控制器。該控制器采用高速總線通訊，具有直線、圓弧和樣條三種插補算法支持單軸、多軸和軸組運動控制，并且支持G代碼。主要參數如下：2路RS485通訊，1路以太網通訊；16路普通／8路高速(4路AB相)數字量輸入，12路普通／4路高速數字量輸出。9(3)伺服電機。伺服電機是機器人的驅動裝置，在選擇時主要考慮扭矩和功率等因素。102.傳感器及控制軟件在機器人中傳感器既用于內部反饋控制，也用于與外部環(huán)境的交互。于是，機器人傳感器又分為內部傳感器和外部傳感器。2.1傳感器內部傳感器包括檢測位移、角度、方位角、速度、加速度、力/力矩的傳感器。外部傳感器用來檢測外部環(huán)境，包括視覺、觸覺、滑覺、接近覺、力覺、熱覺等傳感器。112.1.1位置傳感器位置傳感器既可用來測量位移，包括角位移和線位移，也可用來檢測運動。在很多情況下，如在編碼器中，位置信息還可以可用來計算速度。122.1.1位置傳感器電位器：電位器通過電阻把位置信息轉化為隨位置變化的電壓。電位器既可以是旋轉式的也可以是直線式的，因此能夠測量旋轉運動或直線運動。旋轉運動式電位器還可以是多圈的，這使得用戶能夠測量多圈的旋轉運。圖2.1電位計用作位置傳感器；(a)旋轉式；(b)直線式13編碼器編碼器是一種能檢測細微運動且輸出信號為數字信號的簡單裝置。編碼器有兩種基本形式，即增量式和絕對式。增量式編碼器增量式編碼器僅檢測角位置的變化，它并不能直接記錄或指示位置的實際值。圖2.2編碼器工作原理圖14絕對式編碼器絕對式編碼器碼盤的每個位置都對應著透光與不透光弧段的唯一組合，這種確定組合有唯一的特征。通過這唯一的特征，不需要已知起始位置，在任何時刻就可以確定碼盤的精確位置。152.1.2速度傳感器速度傳感器的使用與所采用的位置傳感器類型有很大關系，根據所用位置傳感器的類型，甚至可以不需要使用速度傳感器。如果用編碼器測量位移，那么實際上就沒有必要使用速度傳感器。對于任意給定的角位移，編碼器將產生確定數量的脈沖信號，通過統(tǒng)計指定時間內脈沖信號的數量，就能計算出相應的角速度。編碼器162.1.3CCD圖像傳感器CCD(ChargeCoupledDevice)電荷耦合器件，是現在最常用的機器視覺傳感器，是20世紀60年代貝爾實驗室發(fā)明的固體狀態(tài)攝像機技術，由分布于各個像元的光敏二極管的線性陣列或矩形陣列構成，通過按一定順序輸出每個二極管的電壓脈沖，實現將圖像光信號轉換成電信號的目的。由于CCD傳感器有光照靈敏度高、噪聲低、像元尺寸小等優(yōu)點，所以一直主宰著圖像傳感器市場。172.1.4COMS圖像傳感器CMOS圖像傳感器是20世紀70年代在美國航空航天局的噴氣推進實驗室誕生的，同CCD圖像傳感器幾乎是同時起步的。不過，CMOS圖像傳感器過去存在著像元尺寸大、信噪比小、分辨率低、靈敏度低等缺點，一直無法和CCD技術抗衡。但是，隨著標準CMOS大規(guī)模集成電路技術的不斷發(fā)展，大大改善了CMOS圖像傳感器的圖像質量。CMOS圖像傳感器的高度集成化減小了系統(tǒng)的復雜性，降低了制造成本，并具有功耗低、像素缺陷率低、對局部像素圖像的編程可隨機訪問等優(yōu)點，所以現在應用也很廣泛。182.2軟件系統(tǒng)2.2.1HMI界面圖2.3機器人控制HMI界面采用VC開發(fā)的人機接口界面如圖2.3所示，界面上的按鈕與后臺的PLC程序相關聯，通過觸摸屏操作，使后臺的程序運行從而控制機器人運動。192.2.2機器人的編程圖2.3機器人控制HMI界面機器人的編程是采用與控制器相配套的編程軟件PLC_Config。PLC_Co