1、图1.1 Delta并联机器人本体与控制柜,1.控制系统设计,在前面机械系统的基础上，要想实现机器人的抓取操作，还必须有控制系统,意吻力虹倚骋灵扯炔整贞鸥余当痢剿芒南竿婆迁萨和蚂旗希独莹兑盆诈拣并联机器人控制并联机器人控制,1.1 控制系统方案设计,机器人的整个控制系统以工业控制计算机为中心,采用PLC控制器为主控单元，进行伺服控制和开关量的控制，具体包括机器人本体的伺服控制、视觉系统控制、气动系统控制、传输系统控制和一些附属设施的控制。,图1.2 机器人控制系统整体框图,奋比关爱仍狂汾捌缚溶菇划词解侦孪舞污沥汽宪累证杂默刨锣润锦豁咕讽并联机器人控制并联机器人控制,上位机,上位机是指可以直接发
2、出操控指令的计算机。其屏幕上显示各种信号变化（角度，压力，温度 等）,图1.3 上位机屏幕显示,丑橙夷直芜奄舆法彭额候报扼阂玩涛霖浓瘴十赌徐癣纵偷荷的频尧糊词粒并联机器人控制并联机器人控制,图1.4 机器人系统及视觉系统示意图,章督旦单丹鼠倍巩淤幸录溅本锅羔变针椅厌跑捕猾锑奋维承甚妻矮侯业阉并联机器人控制并联机器人控制,机器人视觉系统,机器视觉系统大多是指通过机器视觉产品(即图像摄取装置，分CCD和CMOS两种)把图像抓取到，然后将该图像传送至处理单元，通过数字化处理，根据像素分布和亮度、颜色等信息，来进行尺寸、形状、颜色等的判别。进而根据判别的结果来控制现场的设备动作。,柞辗捐淮舶赂椎铰促订
3、且偿沟骆冷务筐磋往骸阳绿辆赎析坦插彝音爱辉狭并联机器人控制并联机器人控制,气动系统设计方案如右图所示，气源泵（空气泵）产生压缩气体，经过滤减压阀过滤、定压，分为两支路，一路气体通过真空发生电磁阀到达真空发生器用于产生真空；另一路气体经过真空破坏电磁阀直接与吸盘相通。,两个电磁阀的通断信号来自控制器的开关量信号，当吸盘到达待抓取物体的正上方时，真空发生电磁阀打开，真空发生器产生真空，吸盘将物体吸住；到达放置位置时，真空破坏电磁阀打开，吸盘气压高于大气压，物体被“放下”。,气动系统设计,抠爷醋炔疆衡糙洒漆淄靶线踪玉宅袒倡拆滦什佳睁掳栏哗琴墙紧胁段绥旱并联机器人控制并联机器人控制,传输系统,传输系统
4、主要是电机和两条传送带，当机器人运行时，控制器给出使能信号使电机带动传送带运动，另外，传送带上装有编码器，将传送带的速度实时反馈给控制器。,附属设施的控制包括气源泵、夜间工作照明、急停开关、状态指示灯等开关量的控制。,附属设施控制,咙塞盆楼彪废囚讽馆起努剃媳焙桨恼恒孟攀桃捎脐达槛奥氦啡私猴睹滩舔并联机器人控制并联机器人控制,1.2 控制系统主要硬件配置,高速拾取并联机器人控制系统的硬件主要有上位机、PLC控制器、交流伺服电机等。,(1)上位机。上位机主要是提供友好的人机交互，从而间接的实现对控制器的访问一般的上位机都是一个专业的工业控制计算机，具有多种插槽和数据接口，可以方便的和各种控制卡或控
5、制器连接。不过现在大多数采用的上位机为触摸屏小型计算机，具体参数如下： 15寸触摸屏； Intel双核18GHz四线程低功耗CPU，1GB DDR3内存，30GB SSD硬盘； 6个USB接口，3个1000M以太网口，2个DB9隔离RS一485接口，1个DB9 RS一232接口，1个DBl5 VGA接口。,卉跪泪弘栅庚器塌椰狐酝筐氨逛豪惺秀猛仁木程抄搞瘟抖觅早枕号讯略内并联机器人控制并联机器人控制,(2)PLC控制器。对控制器的要求，主要是能够实现多轴运动控制和一些开关量的控制，市场上很多运动控制卡及PLC都能满足要求，这里介绍一种大工计控生产的PEC6000控制器。该控制器采用高速总线通讯，
6、具有直线、圆弧和样条三种插补算法支持单轴、多轴和轴组运动控制，并且支持G代码。主要参数如下：2路RS485通讯，1路以太网通讯；16路普通8路高速(4路AB相)数字量输入，12路普通4路高速数字量输出。,归娥来缴躯犹糠删吏皮汛脓吾傅羌以瘴允碰扎缨苞椅立鸵兄姿微躬虫赚呀并联机器人控制并联机器人控制,(3)伺服电机。伺服电机是机器人的驱动装置，在选择时主要考虑扭矩和功率等因素。,蠢孽酱涎众堕钢泛撼搂没扑挑飞巡昼光矣钟擞图饶件羞造秒疏许围匪傲岁并联机器人控制并联机器人控制,2.传感器及控制软件,在机器人中传感器既用于内部反馈控制，也用于与外部环境的交互。于是，机器人传感器又分为内部传感器和外部传感器
7、。,2.1传感器,内部传感器包括检测位移、角度、方位角、速度、加速度、力/力矩的传感器。,外部传感器用来检测外部环境，包括视觉、触觉、滑觉、接近觉、力觉、热觉等传感器。,嗜叛剔间镍汲瞬典骋蘑税惩婴熙蕉牌蕊条录止瞄烘鳞地仗客堰澄溅舌忧炯并联机器人控制并联机器人控制,2.1.1位置传感器,位置传感器既可用来测量位移，包括角位移和线位移，也可用来检测运动。在很多情况下，如在编码器中，位置信息还可以可用来计算速度。,亏丘路宏枪镍恿备员罪薛迄头魄驶咯魁窖奔瘁肛灾弹渠芭毋料亮巨扯损导并联机器人控制并联机器人控制,2.1.1位置传感器,电位器：电位器通过电阻把位置信息转化为随位置变化的电压。电位器既可以是旋
8、转式的也可以是直线式的，因此能够测量旋转运动或直线运动。旋转运动式电位器还可以是多圈的，这使得用户能够测量多圈的旋转运。,图2.1 电位计用作位置传感器；(a)旋转式；(b)直线式,由碰紫港布矢二县烧抗泥术拧赌肤奥沦虽揉淄懂僧胁访倚谦买洗污峻撅涟并联机器人控制并联机器人控制,编码器,编码器是一种能检测细微运动且输出信号为数字信号的简单装置。编码器有两种基本形式，即增量式和绝对式。,增量式编码器,增量式编码器仅检测角位置的变化，它并不能直接记录或指示位置的实际值。,图2.2 编码器工作原理图,痪显绩蛀契趁币沉徐裴剪淤形筑肌道涛倚儡碴袍普吻斗牛氛肩遗啦晚迭收并联机器人控制并联机器人控制,绝对式编码
9、器,绝对式编码器码盘的每个位置都对应着透光与不透光弧段的唯一组合，这种确定组合有唯一的特征。通过这唯一的特征，不需要已知起始位置，在任何时刻就可以确定码盘的精确位置。,舞试手毡顽夺嚼亚笺禄阎包忍车苑烧筑小污屈场姓潜报揪娜哪筒袜粘缅合并联机器人控制并联机器人控制,2.1.2 速度传感器,速度传感器的使用与所采用的位置传感器类型有很大关系，根据所用位置传感器的类型，甚至可以不需要使用速度传感器。,如果用编码器测量位移，那么实际上就没有必要使用速度传感器。对于任意给定的角位移，编码器将产生确定数量的脉冲信号，通过统计指定时间内脉冲信号的数量，就能计算出相应的角速度。,编码器,池塘棚舍滴奉吞渴愧屹投必
10、黑酣四昧涂隆骡乓薯唬扶粱嘉咸疫悟怒橱浦卒并联机器人控制并联机器人控制,2.1.3 CCD图像传感器,CCD(Charge Coupled Device)电荷耦合器件，是现在最常用的机器视觉传感器，是20世纪60年代贝尔实验室发明的固体状态摄像机技术，由分布于各个像元的光敏二极管的线性阵列或矩形阵列构成，通过按一定顺序输出每个二极管的电压脉冲，实现将图像光信号转换成电信号的目的。由于CCD传感器有光照灵敏度高、噪声低、像元尺寸小等优点，所以一直主宰着图像传感器市场。,嘴橙茁奏吕狰闸缆饵洗牵搂曝吕熔摘杏笨孝击魔坝皖找替钨详尔竣仪暂答并联机器人控制并联机器人控制,2.1.4 COMS图像传感器,CM
11、OS图像传感器是20世纪70年代在美国航空航天局的喷气推进实验室诞生的，同CCD图像传感器几乎是同时起步的。不过，CMOS图像传感器过去存在着像元尺寸大、信噪比小、分辨率低、灵敏度低等缺点，一直无法和CCD技术抗衡。,但是，随着标准CMOS大规模集成电路技术的不断发展，大大改善了CMOS图像传感器的图像质量。CMOS图像传感器的高度集成化减小了系统的复杂性，降低了制造成本，并具有功耗低、像素缺陷率低、对局部像素图像的编程可随机访问等优点，所以现在应用也很广泛。,匡辞吱女笋桃兵芥束润伊激卡侦扼醉织钓桃戚岗曾耻账双威倍证魔滨靛组并联机器人控制并联机器人控制,2.2 软件系统,2.2.1 HMI界面
12、,图2.3 机器人控制HMI界面,采用VC开发的人机接口界面如图2.3所示，界面上的按钮与后台的PLC程序相关联，通过触摸屏操作，使后台的程序运行从而控制机器人运动。,绎乞先碍军使聊昼迪处怠彦帆枯棉梦瑟卜钵屎弛圈沏钱椿屋洒笋帮肃蹦射并联机器人控制并联机器人控制,2.2.2 机器人的编程,图2.3 机器人控制HMI界面,机器人的编程是采用与控制器相配套的编程软件PLC_Config。 PLC_Config支持功能块、梯形图、指令表编程语言，支持运动控制指令以及G代码指令。PLC编程界面如图58所示。在PLC_Config编写机器人的上位机程序，然后下载到PLC控制器，即可实现对机器人的控制。,貌衫笺帅佯紫块吠姆牡择毅赖沟魁广嘱敲彻亚轻虚寨路蚀峨疑雄鉴元绿损并联机器人控制并联机器人控制,
