該課題的主要研宄成果為軌跡規劃方法,軌跡規劃涉及到機器人的機構學、運動學、 動力學等內容,其研究成果可用于軍事機器人相關領域,例如,火炮自動裝填系統、遙 控武器站直瞄系統、直線彈射系統等。
運動學分析一直是并聯機器人研究的關鍵問題,并聯機器人的運動學求解可分為: 運動學逆解和運動學正解。運動學逆解是指在己知末端執行器的運動軌跡、方向及其時 間導數的情況下,求解各個驅動關節的變量值及其時間導數,它包括位置、速度和加速 度逆解。運動學正解是指在已知各驅動關節變量值及其時間導數的情況下,求解末端執 行器的運動軌跡、方向及其時間導數,因此它包括位置、速度和加速度正解。
機器人的工作空間分為可達工作空間、靈巧工作空間、全局工作空間??蛇_工作空 間是機器人末端執行器可達位置點的集合;靈巧工作空間是在滿足給定位姿范圍時機器 人末端執行器可達點的集合;全局工作空間是給定所有位姿時機器人末端執行器可達點的集合。
Delta機器人軌跡規劃目標如下所示:滿足部分軌跡精確要求,滿足與時間相對應的點位與速度要求;進行軌跡優化,降低系統中關鍵零部件的受力與沖擊;提高系統整體的速度、精度與部件壽命。
DMC-18X2系列運動控制卡可直接插入到PCI總線,具有高速通信、非易失程序存 儲器、高速編碼器反饋接收、高抗干擾性(EMI)等強大功能。DMC-18X2專為解決復 雜運動難題而設計,能夠用于涉及JOG、PTP定位、多軸聯動、矢量定位、電子齒輪同 步、電子凸輪、多任務、輪廓運動等??刂破魍ㄟ^可編程加減速對軌跡進行平滑處理, 可大大減小運動沖擊。為了滿足復雜輪廓平滑跟蹤,DMC-18X2還提供無限直線、圓弧 線段的矢量進給。
本章主要闡述了 Delta機器人的運動控制系統,簡要的介紹了離線軌跡規劃和實時 在線軌跡規劃的應用場合,并對兩種軌跡規劃的優缺點進行了陳述,在Linux系統的機 器人操作系統ROS下搭建了機器人的軟硬件,編寫了機器人的Galil運動控制卡程序, 從Copley驅動器中分別讀取了三種軌跡規劃方法得到的運動控制曲線參數,證明了三 種軌跡規劃方法的實用性,并對其運動學和動力學實驗結果進行了對比,得到了關節空 間和混合空間的軌跡規劃方法更適合機器人實際控制的結論。最后,為了實現用戶友好 型操作,編寫了機器人的運動控制GUI界面。
五軸精工加工中心精工系統軟件主要由以下五個模塊組成:人機界面模塊、預處 理模塊、軌跡插補模塊、PLC控制模塊和位置控制模塊。
軟PLC運行系統是運行在RTSS環境的實時應用程序,用于對輸入信號進 行處理,將運算結果輸出來控制外部元件的通斷,主要由以下模塊組成:
軟PLC邏輯控制的具體內容有三部分:CNC側的輔助代碼信息、機床側I/O 信號和人機界面HMI信號。
軟件精工是開放式精工系統發展的必然趨勢,以軟PLC實現傳統PLC的控 制功能有利于進一步提升五軸精工機床精工系統的性能,增強精工系統的開放 性,縮小與國外軟件精工的差距。因此本文在分析當前軟PLC技術的基礎上, 以通用的開發和運行平臺對五軸精工加工中心中軟PLC控制系統進行了研究,取得 了以下研究成果:
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