机器人控制算法如何编写

基于DSP运动控制器的5R工业机器人系统设计 摘要运动控制卡：以所设计的开放式5R关节型工业机器人为研究对象运动控制器，分析了该机器人的结构设计运动控制器十大品牌。该机器人采 用基于工控PC及DSP运动控制器的分布式控制结构运动控制器，具有开放性强控制系统定制运算速度快等特点运动控制器，对其工作原理 进行了详细的说明运动控制器十大品牌。机器人的控制软件采用基于Windows平台下的VC++实现运动控制器，具有良好的人机交互 功能运动控制器，对各组成模块的作用进行了说明运动控制器十大品牌。所设计的开放式5R工业机器人系统运动控制器，具有较好的实用性运动控制器十大品牌。 关键词运动控制卡：开放式；关节型；工业机器人；控制软件 0引言 工业机器人技术在现代工业生产自动化领域得到 了广泛的应用运动控制器，也对工程技术人员提出更高的要求运动控制器，作 为机械工程及自动化专业的技术人才迫切需要掌握这 一 先进技术运动控制器十大品牌。为了能更好地加强技术人员对工业机器 人的技能实践与技术掌握运动控制器，需要开放性强的设备来满 足要求运动控制器十大品牌。本文阐述了我们所开发设计的一种5R关节 型工业机器人系统运动控制器，可以作为通用的工业机器人应用 于现场运动控制器，也可作为教学培训设备运动控制器十大品牌。 1 5R工业机器人操作机结构设计 关节型工业机器人由2个肩关节和1个肘关节进 行定位运动控制器，由2个或3个腕关节进行定向运动控制器，其中一个肩关节 绕铅直轴旋转运动控制器，另一个肩关节实现俯仰运动控制器，这两个肩关节 轴线正交运动控制器十大品牌。肘关节平行于第二个肩关节轴线运动控制器十大品牌。这种构 型的机器人动作灵活控制系统定制工作空间大运动控制器，在作业空间内手臂 的干涉最小运动控制器，结构紧凑运动控制器，占地面积小运动控制器，关节上相对运动部 位容易密封防尘运动控制器，但运动学复杂控制系统定制运动学反解困难运动控制器，控制 时计算量大运动控制器十大品牌。在工业用应用是一种通用型机器人¨运动控制器十大品牌。 1．1 5R工业机器人操作机结构 所设计的5R关节型机器人具有5个自由度运动控制器，结构 简图如图1所示运动控制器十大品牌。5个自由度分别是运动控制卡：肩部旋转关节 J1控制系统定制大臂旋转关节J2控制系统定制小臂旋转关节J3控制系统定制手腕仰俯运动 关节J4和在旋转运动关节J5运动控制器十大品牌。总体设计思想为运动控制卡：选用 伺服电机(带制动器)驱动运动控制器，通过同步带控制系统定制轮系等机械机 构进行间接传动运动控制器十大品牌。腕关节上设计有装配手爪用法兰运动控制器， 通过不断地更换手爪来实现不同的作业任务运动控制器十大品牌。 1．2 5R工业机器人参数 表1为设计的5R工业机器人参数运动控制器十大品牌。 2 5R工业机器人开放式控制系统 机器人控制技术对其性能的优良起着重大的作用运动控制器十大品牌。随着机器人控制技术的发展运动控制器，针对结构封闭的机 器人控制器的缺陷运动控制器，开发“具有开发性结构的模块化控制系统定制 标准化机器人控制器”是当前机器人控制器发展的趋 势]运动控制器十大品牌。为提高稳定性控制系统定制可靠性和抗干扰性运动控制器，采用“工业 PC+DSP运动控制器”的结构来实现机器人的控制运动控制卡：伺 服系统中伺服级计算机采用以信号处理器(DSP)为核 心的多轴运动控制器运动控制器，借助DSP高速信号处理能力与 运算能力运动控制器，可同时控制多轴运动运动控制器，实现复杂的控制算法 并获得优良的伺服性能运动控制器十大品牌。 2．1基于DSP的运动控制器MCT8000F8简介 深圳摩信科技公司MCT8000F8运动控制器是基 于网络技术的开放式结构高性能DSP8轴运动控制器运动控制器， 包括主控制板控制系统定制接口板以及控制软件等运动控制器，具有开放式控制系统定制 高速控制系统定制高精度控制系统定制网际在线控制控制系统定制多轴同步控制控制系统定制可重构 性控制系统定制高集成度控制系统定制高可靠性和安全性等特点运动控制器，是新一代开 放式结构高性能可编程运动控制器运动控制器十大品牌。 图2为DSP多轴运动控制器硬件原理图运动控制器十大品牌。图中增 量编码器的A0(／A0)控制系统定制B0(／B0)控制系统定制c0(／CO)信号作为 位置反馈运动控制器，运动控制器通过四倍频控制系统定制加减计数器得到实 际的位置运动控制器，实际位置信息存在位置寄存器中运动控制器，计算机可 以通过控制寄存器进行读取运动控制器十大品牌。运动控制卡的目标位置 由计算机通过机器人运动轨迹规划求得运动控制器，通过内部计 算得到位置误差值运动控制器，再经过加减速控制和数字滤波后运动控制器， 送到D／A转换(DAC)控制系统定制运算放大器控制系统定制脉宽调制器 (PWM)硬件处理电路运动控制器，转化后输出伺服电机的控制信 号或PWM信号运动控制器十大品牌。各个关节可以完成独立伺服控制运动控制器，能 够实现线性插补控制控制系统定制二轴圆弧插补控制运动控制器十大品牌。 2．2机器人控制系统结构及工作原理 基于PC的Windows操作系统运动控制器，因其友好的人机界 面和广泛的用户基础运动控制器，而成为基于PC控制器的首选运动控制器十大品牌。 采用PC作为机器人控制器的主机系统的优点是运动控制卡：①成 本低；②具有开放性；③完备的软件开发环境和丰富的 软件资源；④良好的通讯功能运动控制器十大品牌。机器人控制结构上采 用了上控制系统定制下两级计算机系统完成对机器人的控制运动控制卡：上级 主控计算机负责整个系统管理运动控制器，下级则实现对各个关 节的插补运算和伺服控制运动控制器十大品牌。这里通过采用一台工业 PC+DSP运动控制卡的结构来实现机器人控制运动控制器十大品牌。实验 结果证明了采用Pc+DSP的计算结构可以充分利用 DSP运算的高速性运动控制器，满足机器人控制的实时需求运动控制器，实现 较高的运动控制性能运动控制器十大品牌。 机器人伺服系统框图如图3所示运动控制器十大品牌。伺服系统由基 于DSP的运动控制器控制系统定制伺服驱动器控制系统定制伺服电动机及光电 编码器组成运动控制器十大品牌。伺服系统包含三个反馈子系统运动控制卡：位置环控制系统定制 速度环控制系统定制电流环运动控制器，其工作原理如下运动控制卡：执行元件为交流伺 服电动机运动控制器，伺服驱动器为速度控制系统定制电流闭环的功率驱动元 件运动控制器，光电编码器担负着检测伺服电机速度和位置的任 务运动控制器十大品牌。伺服级计算机的主要功能是接受控制级发出的各 种运动控制命令运动控制器，根据位置给定信号及光电编码器的 位置反馈信号运动控制器，分时完成各关节的误差计算控制系统定制控制算法 及D／A转换控制系统定制将速度给定信号加至伺服组件的控制端 子运动控制器，完成对各关节的位置伺服控制运动控制器十大品牌。管理级计算机采用 586工控机(或便携笔记本)运动控制器，主要完成离线编程控制系统定制仿真控制系统定制 与控制级通讯控制系统定制作业管理等功能；控制级计算机采用586 工控机运动控制器，主要完成用户程序编辑控制系统定制用户程序解释运动控制器，向下位 机运动控制器发机器人运动指令控制系统定制实时监控控制系统定制输入输出 控制(如打印)等运动控制器十大品牌。示教盒通过控制级计算机可以获得 机器人伺服系统中的数据(脉冲控制系统定制转角)运动控制器，并用于控制级 计算机控制软件中实现对机器人的示教及控制运动控制器十大品牌。 3 5R工业机器人运动控制软件设计 5R工业机器人控制软件采用C++Builder编程运动控制器， 最终软件运行在Windows环境下运动控制器十大品牌。C++Builder对在 Windows平台下开发应用程序时所涉及到的图形用户 界面(GUI)编程具有很强的支持能力运动控制器，提供了可视化 的开发环境运动控制器，可以方便调用硬件厂商提供的底层函数运动控制器， 直接对硬件进行操作运动控制器，而且生成目标代码效率高运动控制器十大品牌。 所设计的控制软件为分级式模块化结构运动控制器十大品牌。 管理级主模块具有离线编程控制系统定制图形仿真控制系统定制资料查询 及故障诊断等功能运动控制器，其结构如图4所示运动控制器十大品牌。 (1)离线编程模块利用计算机图形学的成果运动控制器，建立 机器人及其工作环境的模型运动控制器，利用规划算法运动控制器，通过对图 形和对象的操作运动控制器，编制各种运动控制运动控制器，在离线情况下生 成工作程序运动控制器十大品牌。 (2)图形仿真模块可预先模拟结果运动控制器，便于检查及优 化运动控制器十大品牌。 (3)资料查询模块可以查阅当日工作及近期工作 记录控制系统定制相关资料(生产数量控制系统定制班次等)运动控制器，并可以打印输出 存档运动控制器十大品牌。 (4)故障诊断模块可以实时故障诊断运动控制器，以代码形式显 示出故障类型运动控制器，并为技术人员排除故障提供帮助信息运动控制器十大品牌。 控制级主模块软件结构如图5所示运动控制器十大品牌。 (1)复位模块使得机器人停机时或动作异常时运动控制器，通 过特定的操作或自动的方式运动控制器，使机器人回到作业原点运动控制器十大品牌。 机器人在作业原点运动控制器，机构的各运动副所受力矩最小运动控制器，它 确定了机器人待机的安全位姿运动控制器十大品牌。 (2)系统提供两种示教方法运动控制器十大品牌。第一种示教方法即 “下位机+示教盒”的示教方法运动控制卡：示教盒和下位机操作 界面上的手动操作开关分别对应着装配机器人的各种 动作和功能运动控制器十大品牌。通过高控制系统定制中控制系统定制低速控制系统定制点动等速度档次的选 择运动控制器，对机器人进行大致的定位和精确的位置微调运动控制器十大品牌。并 存储期望的运动轨迹上机器人的位置控制系统定制姿态参数运动控制器十大品牌。第 二种方法即离线仿真的示教方法运动控制器十大品牌。这种示教方法是在 计算机上建立起机器人作业环境的模型运动控制器，再在这个模 型的基础上生成示教数据的一种应用人工智能的示教 方法运动控制器十大品牌。进行示教时使用计算机图示的方法分析机器人与作业模型的位置关系运动控制器，也可以通过特定指令指定机 器人的运动位置…运动控制器十大品牌。 4结束语 所开发的开放式工业机器人系统具有以下特点运动控制卡： (1)采用分布式二级控制结构运动控制器，运动控制由基于 DSP的运动控制器M’CT8000F8完成运动控制器，增加了系统的开 放性运动控制器，以及运行处理的快速性及可靠性运动控制器十大品牌。 (2)考虑到具有良好的通用性运动控制器，可以作为通用机器 人使用运动控制器，具有较好的产业化控制系统定制商品化前景运动控制器十大品牌。 (3)计算机辅助软件采用基于Windows平台的 c++编程运动控制器，通过调用底层函数可以对硬件进行直接操 作运动控制器，可视化环境可提供良好的人机交互操作界面运动控制器十大品牌。 通过本机器人系统的研究开发运动控制器，可极大地满足工 业现场对机器人的开放性要求运动控制器，进一步提高我国工矿 企业自动化水平运动控制器十大品牌。同时运动控制器，也可作为机器人技术训练平 台运动控制器，加强工程人员能力锻炼运动控制器十大品牌。 [参考文献] [1]马香峰运动控制器，等．工业机器人的操作机设计[M]．北京运动控制卡：冶金工 业出版社运动控制器，1996． [2]吴振彪．工业机器人[M]．武汉运动控制卡：华中理工大学出版社运动控制器， 2006． [3]蔡自兴．机器人学[M]．北京运动控制卡：清华大学出版社运动控制器，2003． [4]王天然运动控制器，曲道奎．工业机器人控制系统的开放体系结构 [J]．机器人运动控制器，2002运动控制器，24(3)运动控制卡：256—261． 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