六轴工业机器人控制系统探究
六轴工业机器人控制系统的设计与实现

六轴工业机器人控制系统的设计与实现一、引言随着现代制造业的发展,工业机器人在生产过程中扮演着越来越重要的角色。
六轴工业机器人具有灵活度高、动作精确、操作自由度大等优点,被广泛应用于汽车制造、电子产品组装等领域。
为了使机器人能够执行复杂的任务,需要设计和实现一个强大的控制系统。
二、六轴机器人的控制系统六轴工业机器人由机械部分和控制系统两部分组成,其中控制系统负责控制机械部分的运动。
六轴机器人的控制系统一般包括硬件和软件两个方面。
1. 硬件部分硬件部分包括控制器、电机驱动器、传感器等组件。
控制器是整个控制系统的核心,负责接收指令,并将指令转换成电信号发送给电机驱动器控制机器人的运动。
电机驱动器是控制电机转动的设备,负责给电机提供所需的驱动电流。
传感器用于感知机器人的姿态和环境信息,如位置、力量等。
2. 软件部分软件部分是控制系统的灵魂,包括运动控制算法、路径规划算法、动力学模型等。
运动控制算法用于控制机器人的位置、速度和加速度,以实现准确的运动。
路径规划算法用于确定机器人的运动轨迹,使机器人能够按预定的路径移动。
动力学模型用于描述机器人在运动过程中所受到的力和力矩。
三、六轴机器人控制系统的设计与实现六轴机器人控制系统的设计与实现涉及硬件和软件两个方面。
1. 硬件设计和实现硬件的设计和实现包括选择和搭建控制器、电机驱动器和传感器等设备。
控制器的选择应根据机器人的运动需求和性能要求来确定,一般可选择性能稳定、响应速度快的控制器。
电机驱动器的选择要考虑电机的功率和电流需求,确保能够提供足够的动力。
传感器的选择应根据需要感知的信息来确定,如位置、力量等。
四、结论设计和实现一个强大的六轴工业机器人控制系统是一个复杂而又关键的任务。
硬件方面需要选择适配的控制器、电机驱动器和传感器等设备,并搭建一个稳定可靠的硬件系统。
软件方面需要开发合适的运动控制算法、路径规划算法和动力学模型等,以实现机器人的精确控制。
通过不断优化和改进,可以提高六轴工业机器人的性能和效率,满足更多的生产需求。
六轴工业机器人控制系统的设计与实现

六轴工业机器人控制系统的设计与实现1. 引言1.1 背景介绍六轴工业机器人是目前工业领域中广泛应用的一类机器人,其具有六个自由度,可以在空间中灵活地完成各种复杂任务。
随着工业自动化程度的不断提高和对生产效率的要求不断增加,六轴工业机器人的应用领域逐渐扩大,对其控制系统的要求也日益提高。
在过去的几十年中,随着先进传感器和控制技术的不断发展,六轴工业机器人控制系统也经历了巨大的变革。
传统的控制系统通常采用开环控制或者简单的闭环控制,存在精度不高、抗干扰性差等问题。
而现代六轴工业机器人控制系统则借助先进的传感器和执行器技术,能够实现高精度、高速度的运动控制,满足现代工业生产的需求。
设计和实现一套高性能的六轴工业机器人控制系统具有重要的研究意义和实际应用价值。
本文将从六轴工业机器人控制系统的概述、传感器与执行器的选择与集成、运动规划和轨迹控制、控制算法的设计与实现、实验验证与性能评估等方面展开探讨,旨在为进一步提升六轴工业机器人的控制性能提供理论支持和实用参考。
1.2 研究目的本文旨在探讨六轴工业机器人控制系统的设计与实现,通过分析传感器与执行器的选择与集成、运动规划和轨迹控制、控制算法的设计与实现等方面,以及实验验证与性能评估,来全面介绍六轴工业机器人控制系统的相关内容。
在当前工业自动化生产领域,六轴工业机器人具有灵活性高、工作范围广、精度高等优点,已经成为生产过程中不可或缺的重要设备。
深入研究六轴工业机器人控制系统的设计与实现,对于提高生产效率、降低生产成本具有重要意义。
我们的研究目的是通过对六轴工业机器人控制系统的各个方面进行深入分析和研究,探讨如何有效地实现机器人的运动控制、路径规划和姿态控制,提高机器人的自主工作能力和工作效率,以及增强机器人与人类的交互性。
我们希望通过本文的研究成果,为工业机器人控制系统的设计与实现提供一定的参考和借鉴,推动工业智能化技术的发展,促进工业生产的现代化转型与升级。
六轴工业机器人控制系统的设计与实现

六轴工业机器人控制系统的设计与实现一、引言随着工业自动化水平的不断提高,工业机器人在生产制造领域扮演着越来越重要的角色。
而六轴工业机器人由于其较为灵活和全方位的运动特性,被广泛应用于自动化生产线上。
其控制系统则是保证其精准、高效完成任务的关键。
本文将对六轴工业机器人控制系统的设计与实现进行探讨。
1. 控制系统的功能需求分析六轴工业机器人的控制系统主要需要实现以下功能:- 运动控制:控制机械手臂的六个自由度运动,包括位置控制、速度控制和加速度控制。
- 状态监测:实时监测机器人的状态,包括工作状态、故障状态等。
- 通信接口:和外部设备进行通信,接受指令和发送反馈信息。
- 安全保护:确保机器人的操作符合安全规范,防止意外伤害发生。
2. 控制系统的硬件设计控制系统的硬件实现首先需要选择合适的控制器、传感器、动力系统和通信接口等硬件设备,并进行硬件电路设计和组装。
控制器是整个控制系统的核心,通常采用工控机或者嵌入式系统作为控制器,并配合运动控制卡进行运动控制。
控制系统的软件实现主要包括运动控制算法、状态监测算法、通信协议和安全保护算法的编写。
运动控制算法需要实现正逆运动学算法、轨迹规划算法等;状态监测算法需要实现传感器数据的采集和处理;通信协议需要根据实际通信需求进行设计和实现;安全保护算法需要考虑机器人的安全性和稳定性。
3. 控制系统的整合和调试控制系统的整合和调试是控制系统实现的最后阶段,需要将硬件和软件进行整合,并对整个控制系统进行调试和优化。
在整合和调试的过程中,需要进行实际的运动控制测试、状态监测测试、通信测试和安全保护测试等,确保整个控制系统的性能和稳定性。
四、六轴工业机器人控制系统的应用案例以某六轴工业机器人控制系统的设计与实现为例,结合实际案例进行介绍。
某公司生产线上的六轴工业机器人控制系统需要实现对机器人的精准运动控制和状态监测,并与生产线上的其他设备进行实时通信。
在该系统中,控制器选用工控机和运动控制卡,配合压力传感器和编码器等传感器设备实现机器人的运动控制和状态监测。
《六轴协作机器人的运动控制系统设计》

《六轴协作机器人的运动控制系统设计》篇一一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展,六轴协作机器人因其实时性、高精度以及高度灵活的特点,被广泛应用于各个行业中。
而一个高效的、精确的运动控制系统设计,则是六轴协作机器人发挥其优势的关键。
本文将详细阐述六轴协作机器人的运动控制系统设计,从系统架构、硬件设计、软件设计、算法实现及性能评估等方面进行全面探讨。
二、系统架构设计六轴协作机器人的运动控制系统架构主要包括硬件层、驱动层、控制层和应用层。
硬件层负责机器人的机械结构及传感器等硬件设备的连接;驱动层负责将控制层的指令转化为电机等执行机构的动作;控制层是整个系统的核心,负责接收传感器数据、计算控制指令并输出给驱动层;应用层则是根据具体应用场景,对控制层的输出进行进一步处理和优化。
三、硬件设计硬件设计是六轴协作机器人运动控制系统的基础。
主要涉及电机选择、传感器配置、电路设计等方面。
电机选择应考虑其扭矩、速度、精度等指标,以满足机器人的运动需求。
传感器配置则包括位置传感器、力传感器等,用于获取机器人的状态信息。
电路设计则需保证系统的稳定性和可靠性,确保机器人能够长时间、高效地运行。
四、软件设计软件设计是六轴协作机器人运动控制系统的灵魂。
主要包括操作系统选择、控制算法实现、人机交互界面设计等方面。
操作系统应具备实时性、稳定性等特点,以保证机器人的高效运行。
控制算法是实现机器人精确运动的关键,包括路径规划、运动控制、避障算法等。
人机交互界面则方便操作人员对机器人进行控制和监控。
五、算法实现算法实现是六轴协作机器人运动控制系统的核心技术。
主要包括路径规划算法、运动控制算法和避障算法等。
路径规划算法应根据具体任务和工作环境,为机器人规划出最优路径。
运动控制算法则负责控制机器人的运动,使其按照规划的路径进行精确运动。
避障算法则能在机器人运动过程中,实时检测障碍物并做出相应调整,保证机器人的安全运行。
六、性能评估性能评估是六轴协作机器人运动控制系统设计的重要环节。
基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发

基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发一、本文概述随着工业自动化技术的快速发展,工业机器人在生产线上的应用日益广泛。
作为工业机器人的核心组成部分,控制系统的性能直接决定了机器人的运动精度、稳定性和工作效率。
EtherCAT总线作为一种高性能的以太网现场总线技术,以其低延迟、高带宽和易扩展等特点,在工业控制领域得到了广泛应用。
本文旨在研究并开发一种基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统,以提高工业机器人的运动性能和控制精度,满足日益增长的自动化生产需求。
本文将首先介绍EtherCAT总线技术的基本原理和特点,分析其在工业机器人控制系统中的应用优势。
接着,将详细阐述六轴工业机器人的运动学模型和动力学特性,为控制系统的设计提供理论基础。
在此基础上,本文将重点研究控制系统的硬件架构和软件设计,包括EtherCAT主从站的选择与配置、运动控制算法的实现以及实时通信协议的优化等。
还将探讨控制系统的稳定性、可靠性和实时性等问题,以确保系统在实际应用中的稳定运行。
本文将通过实验验证所设计的控制系统的性能,并与传统控制系统进行对比分析。
实验结果将展示基于EtherCAT总线的六轴工业机器人控制系统在运动精度、响应速度和负载能力等方面的优势,为工业自动化领域的技术进步做出贡献。
二、EtherCAT总线技术EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)是一种专为工业自动化领域设计的实时以太网通信协议。
它基于标准以太网技术,通过优化数据传输和同步机制,实现了高性能、低延迟的通信,特别适用于对实时性要求极高的工业控制系统中。
高速数据传输:EtherCAT协议支持高达100Mbps的数据传输速率,确保控制系统能够实时处理大量数据。
确定性延迟:通过优化网络结构和数据传输方式,EtherCAT实现了微秒级的确定性延迟,这对于精确控制工业机器人等应用至关重要。
六轴工业机器人的轨迹规划与控制系统研究

学校代码:10213 密级:公开
工学硕士学位论文
六轴工业机器人的轨迹规划 与控制系统研究
硕 士 研究生 : 导 申 请 专 所 在 答 辩 师: 学 位: 业: 单 位: 日 期:
宋金华 马新军 工学硕士 电气工程 深圳研究生院 2013 年 12 月 哈尔滨工业大学
授予学位单位 :
万方数据
Classified Index: TP24 U.D.C: 629.7
硕士学位论文
ON TRAJECTORY PLANNING AND CONTROL SYSTEM OF SIX AXIS INDUSTRIAL ROBOT
宋金华
哈尔滨工业大学 2013 年 12 月
万方数据
国内图书分类号:TP24 国际图书分类号:629.7
kinematicsanalysiscontrolsystemtrajectoryplanningopenglii万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文目录摘要iabstractii第一章绪论111研究的背景和意义112工业机器人研究现状2121国内工业机器人发展状况2122国外工业机器人发展状况313工业机器人未来的发展趋势314课题的来源及主要研究内容4第二章六轴工业机器人的硬件系统设计621控制系统硬件总体设计622机器人本体设计823本章小结9第三章六轴工业机器人建模1031概述1032坐标变换1133正运动学分析1334逆运动学分析1735本章小结22第四章六轴工业机器人的轨迹规划算法及其优化2341概述2342机器人笛卡尔空间的轨迹规划23421笛卡尔空间轨迹的三次样条插值234225段s曲线加减速控制算法25423s曲线加减速控制算法的优化26424笛卡尔空间三次样条插值的matlab仿真2843本章小结31第五章六轴工业机器人的软件系统设计3251概述3252上位机控制界面设计3353rs232总线数据通信程序设计351万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文54视觉信息处理软件设计3755基于opengl的机器人三维仿真工具设计38551软件框架的设计39552机械臂实体的绘制39553仿真工具的功能4056本章小结41结论43参考文献44哈尔滨工业大学学位论文原创性声明和使用权限47致谢482万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文第1章绪论11研究的背景和意义到现在为止人类在机器人技术方面进步的已经得到了很大的提升
六轴机器人动力学建模与控制策略的研究

六轴机器人动力学建模与控制策略的研究引言近年来,随着技术的不断发展,机器人已经逐渐成为生产制造的重要助手。
作为工业机器人的代表之一,六轴机器人已经广泛应用于汽车、航空航天、电子等行业。
然而,六轴机器人的控制是一个复杂且关键的技术问题。
本文将介绍六轴机器人的动力学建模和控制策略的研究。
一、六轴机器人动力学建模1. 基本原理在学习六轴机器人动力学建模之前,我们需要了解一些基本原理。
六轴机器人由底座、臂架、前臂、手腕和末端执行器等组成。
机器人的工作空间由机器人的关节运动范围决定。
机器人关节运动控制必须考虑到动态特性,特别是惯性和摩擦。
2. 动力学模型六轴机器人的动力学模型包括前驱模型和逆驱模型。
前驱模型基于底座和关节的控制输入,得出机器人在某一时刻的状态变量,比如速度和加速度。
逆驱模型的目的是为了实现某种期望的控制动作,并且使得机器人能够做出想要的运动。
逆驱模型的计算方法通常是通过相关的控制算法。
3. 建模方法建立六轴机器人动力学模型的主要方法有两种:拉格朗日方法和牛顿-欧拉方法。
拉格朗日方法基于能量守恒原理,其核心思想是将系统的能量从质量值中分离出来而建立动能和势能的表达式。
牛顿-欧拉方法建立了机器人的运动学模型、静态学模型和动态学模型,其基本思想是分别解决了在机器人动作过程中的速度、加速度和力。
4. 机器人逆运动学问题机器人逆运动学的问题主要是将末端执行器(该执行器可以被认为是一个点或一个工具),的位置和方向映射到机器人关节的空间。
通过求解反演问题,使得执行器与物体的位置和空间关系,可以通过适当的控制算法来调整要求的情况下,实现与物体的接触。
在计算机程序中常用牛顿-拉夫逊法和雅可比伪逆的算法实现这一过程。
二、六轴机器人控制策略1. PID控制PID控制是基本的控制策略,其实际应用已经有几十年的历史。
PID控制是依据被控量的误差值为反馈信号,并通过给定的比例系数、积分系数和微分系数来实现控制的。
2. 模型预测控制模型预测控制(MPC)是一种优化控制方法,它通过使用控制策略预测未来的变化,并在每个时刻获取反馈信息,以使系统实现最佳性能。
六轴工业机器人控制系统的设计与实现

六轴工业机器人控制系统的设计与实现随着科技的不断发展,机器人技术已经在各行各业得到了广泛的应用。
六轴工业机器人具有灵活性高、适应性强、工作范围广等特点,因此在汽车制造、电子生产、航空航天等领域得到了广泛应用。
六轴机器人的控制系统是其核心部分,对于机器人的运动性能、精度、稳定性等都有着至关重要的影响。
本文将讨论六轴工业机器人控制系统的设计与实现。
一、六轴工业机器人的基本结构六轴工业机器人通常由机械结构、执行器、传感器、控制器等组成。
其基本结构由底座、腰关节、肩关节、手腕关节、手部和末端执行器等部分组成。
六个关节分别控制机器人在空间的运动,机械臂末端进行工件的抓取、移动等操作。
传感器用于实时监测机器人的位置、力度、速度等参数,以便控制系统进行实时调整。
1. 高精度:机器人的运动需要保证高精度和稳定性,尤其是在需要进行精确定位、装配等操作时,对控制系统的要求更高。
3. 多轴协同控制:六轴机器人的每个关节都需要独立控制,同时又需要协同运动,因此控制系统需要能够实现多轴联动控制。
4. 安全性:在工业生产中,机器人可能会与人类操作者进行接触,因此对于机器人的安全性有着严格的要求。
控制系统需要能够实时监测机器人的状态,避免发生意外情况。
5. 灵活性:机器人可能需要进行不同的任务,因此控制系统需要具备一定的灵活性,能够快速切换任务并进行相应的控制。
1. 控制策略选择:一般来说,六轴机器人的控制可采用基于位置控制、力控制和混合控制等策略。
在不同的应用场合,控制策略的选择将影响机器人的运动性能和控制系统的设计。
2. 控制器硬件设计:控制器是机器人控制系统的核心部分,其硬件设计需要满足高性能、高实时性的要求。
通常采用的是嵌入式系统或者工业PC等硬件平台,以满足对控制系统的高要求。
3. 控制器软件设计:控制器的软件设计包括实时控制算法的设计、运动规划算法的实现、系统安全监测等方面。
还需要实现通信接口、人机界面等功能,以便人机交互和远程监控等需求。
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高 新 技 术中国新技术新产品- 1 -随着机器人技术的发展,在现代工业生产中,机器人发挥着越来越重要的作用,改变了传统的生产和生活方式。
引起了世界各国的广泛关注。
工业机器人由机器人控制系统和机器人本体两部分组成,一般工业计算机使用Windows操作系统,但是却无法满足工业机器人实时性控制要求。
国内的运动控制器主要采用三种方案。
方案一:A R M (l i n u x )+D S P + F P G A ,核心运算在D S P 实现,A R M (linux)里面实现人机交互。
例如广州数控采用本方案。
方案二:PC(Windows)+DSP+ F P G A ,核心运算在D S P 实现,P C (Windows)里面实现人机交互。
例如固高采用本方案。
方案三:PC(Windows)+DSP+ F P G A ,核心运算在P C 实现,P C (Windows)里面实现人机交互。
例如卡诺普采用本方案。
本文研究了一种基于R T X (R e a l Time Extend)的工业机器人控制系统,在实时性、精度方面均有优势,可满足应用需要。
一、工业机器人本体介绍我国自主研发的六轴工业机器人本体的驱动装置,采用的是交流伺服电机和减速器两种构件。
六轴工业机器人的本体,主要包括回转机体、腕部、大臂和小臂等几部分。
其中,全部关节都是转动关节。
机器人的前三个关节,能够将末端工具送至任何空间位置,后三个关节能够满足不同工具姿态的要求。
从结构上面来看,第1关节为数值方向旋转,属于六轴工业机器人腰部关节,底部底座位置安装着电机;第2关节相当于人体的肩关节,其轴线为水平方向,并且大臂缠绕此轴线之上;第3关节就是机器人的小臂和手腕,而第4关节为带动手腕旋转,第5关节做俯仰旋转运用,第6关节做旋转运用。
Windows系统属于多任务操作系统,可同时并行多项任务,系统核心层的任务调度器可调度用户线程。
同时,Windows系统实现了一个由优先驱动的抢占式调度系统,通过配额的调整,根据时间进行调度。
根据调度机制,在运行过程中,用户的程序如果超过了实时性的要求,即超过15ms,则可能需要等待更长时间才能得以处理。
Windows系统中的硬件采用的是两片级联的8259芯片,但是由于PCI分配中断资源属于常规中断,且由于BIOS运行属于实时模式,因此只有在保护模式下其才能够正常使用。
这也就是说,目前系统中的中断实现还存在局限性,需要加以进一步开发和研究,完善系统中断实现,以更好适应机器人控制系统发展,满足其要求。
基于此,本文探究了一种基于RTX 系统的六轴工业机器人控制系统。
二、基于RTX工业机器人控制系统结构介绍(一)RTX系统事实上,RTX是Windows系统内核体系的拓展和眼神,为系统提供实时解决方案,有效拓展了抽象层HAL,建立了一种独立内核驱动模式。
RTX系统可将既有系统的线程间切换时间消耗,也只有短短的数微妙。
系统结构图如图1所示。
经过拓展的实时HAL,其RTX使用的是中断管理模式,而与Windows线程相比,RTX可实现实时线程严格调度管理,并且RTX线程也比其他系统的调度权要优越。
同时,通过扩展的HAL,RTX还拥有自身的中断管理机制,可直接访问I/O硬件端口。
因此,RTX的上述机制,可该系统始终保持优先权,而不被系统线程堵塞。
RTX线程与Windows线程间,可实现共享内存数据,并由实时信号负责两部分的同步通信。
RTX定时器精度,由运行环境来决定和设置,可达到0.2ms精度。
(二)系统硬件结构分析六轴工业机器人系统结构包括三部分,即机器人手臂、电气控制箱和工业计算机。
如图2所示。
机器人手臂主要负责机器人操作,其可直接带动末端,控制和实现计算机的各种动作和操作。
机器人手臂为全关节式,通过旋转运动可实现任何动作和姿态。
而电气控制箱则是内里安装有伺服电动驱动器的部分,用于驱动机器人手臂关节,实现手臂关节的启停与运动。
同时,这部分还包括各种保护电路、辅助电路和I/O电路等。
六轴工业机器人控制系统探究汤嘉荣1,2(1.广州数控设备有限公司,广东 广州 510000;2.广州市广数职业培训学院,广东 广州 510000)摘 要:六轴工业机器人系统要求具有高实时性和高精度,本文研究了一种基于RTX的工业机器人系统。
本文对工业机器人的结构做了准确介绍,重点分析了基于RTX的控制系统构架,并探究了其软硬件结构,在利用Windows界面功能和RTX实时处理能力,实现了开放、可扩展的六轴工业机器人系统。
实践表明,这种工业机器人的点位和轨迹精度均满足生产需要,值得推广。
关键词:工业机器人;控制系统;实时性;探究中图分类号:TP242文献标识码:A 图1 RTX 系统结构图2China New Technologies and Products高 新 技 术中国新技术新产品- 2 -能源是社会不断发展的基础,能源工业是我国市场经济建设的基础工业。
目前,世界一次能源结构中煤炭比例有所下降,但我国的能源生产结构一直维持在70%~80%的高比重水平,因此煤炭企业的高效、稳定生产一直是国家发展的基础。
然而,虽然我国的煤炭资源丰富,但煤矿企业的生产技术却一直处于国内其他工矿企业的技术水平之下。
煤炭生产离不开科学技术、科学技术成果又促进煤炭工业发展,因此应用高新技术改造传统煤炭工业生产工艺,一直是被国家所倡导的改革方针。
矿井运输和提升的任务,就是把煤炭及矸石从采掘工作面运到地面,把材料及设备运送到井下各工作地点,并且担负着井上下往返人员的输送。
运输和提升是矿井生产的一个重要环节,运输和提升设备能否安全、稳定、高效的运转,将直接影响到矿井的生产能力和经济效益。
矿山系统的运输和提升设备均为大型的综合系统,无论是操作还是系统维护方面都极其复杂。
同时,由于煤矿企业的生产安全性问题,很多高校毕业生以及优秀人才都不愿意到煤矿企业来工作。
它们认为煤矿的工作危险性极高而工资待遇又与其危险性不相匹配。
这就造成了现在煤矿企业技术人员匮乏、维护人员技术水平低、操作人员素质差等诸多问题。
随着企业的发展、浅谈PLC技术在矿山机电控制中的应用芦世波(沈煤集团蒲河煤矿,辽宁 沈阳 110121)摘 要:随着煤矿现代化的发展,国家对矿山设备运行的安全性要求越来越高,建设本质安全性矿山已成为煤矿生产建设的核心。
然而目前矿山企业的现状是矿山技术人员匮乏,工人技术素质极低,设备科技含量差等诸多弊端极大的制约着矿山企业的发展。
因此,应用高新技术去改造矿山设备是走出企业窘境的一条有效途径。
我矿于2004年开始,相继进行了多次重大的技术革新。
将PLC控制技术应用于矿山的主提、主运、主采设备,通过应用我们深刻的感受到新技术的优势。
关键词:矿山提升;自动控制;安全中图分类号:TP273.5 文献标识码:A 在基于RTX机器人控制器与人机操作界面中,工业计算机可进行正常运行,控制和处理机器人的信息,控制机器人手臂运动。
基于RTX六轴机器人硬件系统,主要包括PCI板卡、工控机、编码器卡、伺服电机,以及D/A转化卡、伺服电机驱动器等。
(三)系统软件结构分析六轴工业机器人系统软件结构包括人机操作界面、目标轨迹声场和下位机等部分,分为上位机和下位机两个模块。
其中,下位机是系统的控制器,上位机是人机操作平台。
由于上位机是机器人系统的操作平台,其主要功能包括显示机器人运行、显示机器人各关节编码器反馈信息、显示机器人状态监控信号,以及与RTX机器人控制器通讯。
而下位机由于为机器人操作系统控制器,其主要功能包括:一是通过编码器卡来实时接收电机位置反馈数据,二是通过共享内存来接收上位机发出的实时目标指令;三是经过控制算法模块来反馈数据与目标指令,从而给出指令,在经由D/A转换,输出模拟信号控制伺服电机驱动器,最终形成闭环控制系统。
三、六轴工业机器人控制系统实践基于R T X 系统的六轴工业机器人系统,通过软件结构与硬件结构,探究出了一种基于RTX的六轴工业机器人系统。
这种工业机器人本体的重量为20kg,其额定负载1kg,其一轴和二轴采用的电机均为400W,而三轴采用的是200W伺服电机,第四轴、第五轴和第六轴选用50W伺服电机。
基于RTX机器人控制器的控制周期为1ms,其运动规划控制主要由S型曲线实现。
机器人运动轨迹精度测量,则使用FARO激光跟踪仪,是将激光跟踪仪固定于机器人末端,其发射与接收器实时快速跟随靶球移动,用以测量基于RTX系统工业机器人运动轨迹的精度。
机器人点运动和轨迹运动精度见表1。
表1机器人点运动和轨迹运动精度运动形式精度(mm)点到点直线圆弧±0.05±0.3±0.3结论本文探究了一种基于RTX六轴工业机器人系统架构,同时利用了Windows 资源与RTX的实时处理能力,探究出了一种开放型的、可扩展的工业机器人系统,从而为六轴工业机器人控制算法与功能扩展提供了基础。
同时,基于RTX 系统结构的研制成功,也表明我国具有了自主研发的机器人,其测试和实践结果表明,基于RTX体系结构的六轴工业机器人的运动控制效果良好。
机器人控制系统给定的输入信号为正弦信号,根据仿真所得的结果,表明系统显示出了良好的动态特性。
而通过建立机电仿真模型,在分析进给驱动系统整体动态特性的同时,还能够分析机械传动机构动力学特征,以及设计伺服控制算法、优化调整控制参数等,为提升工业自动化整体性能发挥更大的作用。
结语随着工业的发展,特别是机器人制造技术的发展,更加智能的机器人控制系统已经被制作出来。
传统基于Windows 系统的工业机器人,虽然也适应工业发展需求,但是其精度和实时性控制方面,却不适应未来发展趋势。
文章根据工业发展需要,探究了一种基于RTX系统的六轴工业机器人,介绍了其控制系统中的硬件和软件部分,并探讨了其实际运行的效果,结果表明适应生产需要,值得推广。
参考文献[1]苏炳恩.基于Ether CAT 总线的六轴工业机器人控制系统研究与开发[D].华南理工大学,2013.[2]毕鲁雁,刘立生.基于RTX 的六轴工业机器人系统设计[J].机床与液压,2013(15):134-136+163.[3]廖新辉.手机自动化生产线六轴机器人单元工作原理及常见故障分析[J].机电工程技术,2015(06):52-55.。