工业机器人 论文

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1、平顶山工业职业技术学院工业机器人设计(论文)题目：姓名：翟春生学号:2009200班级：机电一体化对口班平顶山工业职业技术学院2010年11月日10平顶山工业职业技术学院目录10平顶山工业职业技术学院基于DSP运动控制器的5R工业机器人系统设计摘要以所设计的开放式5R关节型工业机器人为研究对象，分析了该机器人的结构设计。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，具有开放性强、运算速度快等特点，对其工作原理进行了详细的说明。机器人的控制软件采用基于Windows平台下的VC++实现，具有良好的人机交互功能，对各组成模块的作用进行了说明。所设计的开放式5R工业机

2、器人系统，具有较好的实用性。关键词：开放式；关节型；工业机器人；控制软件关键词：5R;DSP;运动控制器；控制软件10平顶山工业职业技术学院第一章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，由2个或3个腕关节进行定向，其中一个肩关节绕铅直轴旋转，另一个肩关节实现俯仰，这两个肩关节轴线正交。肘关节平行于第二个肩关节轴线。这种构型的机器人动作灵活、工作空间大，在作业空间内手臂的干涉最小，结构紧凑，占地面积小，关节上相对运动部位容易密封防尘，但运动学复杂、运动学反解困难，控制时计算量大。在工业用应用是一种通用型机器人¨。1．15R工业机器人操作机结

3、构所设计的5R关节型机器人具有5个自由度，结构简图如图1所示。5个自由度分别是：肩部旋转关节J1、大臂旋转关节J2、小臂旋转关节J3、手腕仰俯运动关节J4和在旋转运动关节J5。总体设计思想为：选用伺服电机(带制动器)驱动，通过同步带、轮系等机械机构进行间接传动。腕关节上设计有装配手爪用法兰，通过不断地更换手爪来实现不同的作业任务。1．25R工业机器人参数表1为设计的5R工业机器人参数。10平顶山工业职业技术学院25R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。随着机器人控制技术的发展，针对结构封闭的机器人控制器的缺陷，开发“具有开发性结构的模块化、标准

4、化机器人控制器”是当前机器人控制器发展的趋势]。为提高稳定性、可靠性和抗干扰性，采用“工业PC+DSP运动控制器”的结构来实现机器人的控制：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，借助DS高速信号处理能力与运算能力，可同时控制多轴运动，实现复杂的控制算法并获得优良的伺服性能。10平顶山工业职业技术学院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，包括主控制板、接口板以及控制软件等，具有开放式、高速、高精度、网际在线控制、多轴同步控制、可重构性、

5、高集成度、高可靠性和安全性等特点，是新一代开放式结构高性能可编程运动控制器。图2为DSP多轴运动控制器硬件原理图。图中增量编码器的A0(／A0)、B0(／B0)、c0(／CO)信号作为位置反馈，运动控制器通过四倍频、加减计数器得到实际的位置，实际位置信息存在位置寄存器中，计算机可以通过控制寄存器进行读取。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，通过内部计算得到位置误差值，再经过加减速控制和数字滤波后，送到D／A转换(DAC)、运算放大器、脉宽调制器(PWM)硬件处理电路，转化后输出伺服电机的控制信号或PWM信号。各个关节可以完成独立伺服控制，能够实现线性插补控

6、制、二轴圆弧插补控制。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，因其友好的人机界面和广泛的用户基础，而成为基于PC控制器的首选。采用PC作为机器人控制器的主机系统的优点是：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。机器人控制结构上采用了上、下两级计算机系统完成对机器人的控制：上主控计算机负责整个系统管理，下级则实现对各个关节的插补运算和伺服控制。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。实验结果证明了采用1．25R工业机器人参数表1为设计的5R工业机器人参数。的计算结构可以充分利用DSP运

7、算的高速性，满足机器人控制的实时需求，实现较高的运动控制性能。机器人伺服系统框图如图3所示。伺服系统由基于DSP的运动控制器、伺服驱动器、伺服电动机及光电编码器组成。伺服系统包含三个反馈子系统：位置环、速度环、电流环，其工作原理如下：执行元件为交流伺服电动机，伺服驱动器为速度、电流闭环的功率驱动元件，光电编码器担负着检测伺服电机速度和位置的任务。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，根据位置给定信号及光电编码器的位置反馈信号，分时完成各关节的误差计算、控制算法及D／A转换、将速度给定