数控机床市场网-专业的数控机床网站

  為機(jī)床工具企業(yè)提供深度市場(chǎng)分析                     

用戶名:   密碼:         免費(fèi)注冊(cè)  |   申請(qǐng)VIP  |  

English  |   German  |   Japanese  |   添加收藏  |  
沈陽(yáng)機(jī)床

車床 銑床 鉆床 數(shù)控系統(tǒng) 加工中心 鍛壓機(jī)床 刨插拉床 螺紋加工機(jī)床 齒輪加工機(jī)床
磨床 鏜床 刀具 功能部件 配件附件 檢驗(yàn)測(cè)量 機(jī)床電器 特種加工 機(jī)器人

機(jī)器人

電工電力 工程機(jī)械 航空航天 汽車 模具
儀器儀表 通用機(jī)械 軌道交通 船舶

搜索
熱門(mén)關(guān)鍵字:

數(shù)控機(jī)床

 | 數(shù)控車床 | 數(shù)控系統(tǒng) | 滾齒機(jī) | 數(shù)控銑床 | 銑刀 | 主軸 | 立式加工中心 | 機(jī)器人
您現(xiàn)在的位置:機(jī)器人> 技術(shù)前沿>基于 PLC 的六自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究
基于 PLC 的六自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究
2017-6-27  來(lái)源:黃河交通學(xué)院  作者:屈曉莉,李炎粉

      摘要: 六自由度機(jī)械臂是強(qiáng)耦合非線性,該特性增加了機(jī)械臂的控制難度,這時(shí)應(yīng)對(duì)基于 PLC 的六自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)進(jìn)行全面分析,以找出相應(yīng)的解決措施,保證六自由度機(jī)械臂可被更好的控制。本文基于自動(dòng)化生產(chǎn)線中的六自由度機(jī)械臂作為研究對(duì)象,對(duì)此提出了合理的控制系統(tǒng),確保六自由度機(jī)械臂能夠高效且平穩(wěn)的運(yùn)行。

      關(guān)鍵詞: PLC; 六自由度; 機(jī)械臂; 控制系統(tǒng)

      0.引言

      機(jī)械臂可根據(jù)一定的程序和軌跡模仿人手部的部分動(dòng)作要求,從而展開(kāi)自動(dòng)抓取和搬運(yùn),其操作系統(tǒng)是自動(dòng)化裝置,且機(jī)械臂對(duì)控制實(shí)時(shí)性要求極高。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展飛速,傳統(tǒng)機(jī)械臂控制系統(tǒng)早已適應(yīng)不了現(xiàn)代化的要求,早期基于 PLC 的機(jī)械臂控制系統(tǒng)輸入 /出較為緩慢,且其間所采用的算法冗余過(guò)多,造成程序掃描時(shí)間太長(zhǎng),從而導(dǎo)致電機(jī)控制實(shí)時(shí)性缺失。因此,分析基于 PLC 的六自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng),對(duì)我國(guó)機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究有著極大現(xiàn)實(shí)意義。

      1 六自由度機(jī)械臂研究發(fā)展簡(jiǎn)析

      六自由度機(jī)械臂也就是多自由度機(jī)械臂,其屬于典型的強(qiáng)耦合多輸入/輸出的非線性系統(tǒng),可以說(shuō)目前對(duì)機(jī)械臂軌跡快速跟蹤控制研究較多,但其間許多重點(diǎn)還未被突破,面臨諸多問(wèn)題。具體而言,機(jī)械臂建模及機(jī)械臂控制系統(tǒng)研究是十分關(guān)鍵的。

      六自由度機(jī)械臂絕大多數(shù)都是工業(yè)型機(jī)器人,其可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬運(yùn)和裝配,且可以自動(dòng)焊接與噴涂。固高科技 GRB 系統(tǒng)的六自由度機(jī)器人可謂是固高成熟健全的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù),其間具備先進(jìn)的設(shè)計(jì)及教學(xué)理念,可充分滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各方面要求,更是教學(xué)及科研機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)劃的關(guān)鍵內(nèi)容,亦是編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)最為適宜的對(duì)象。

      機(jī)械臂建模是基于機(jī)械臂的相關(guān)特點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)的,往往機(jī)械臂分布質(zhì)量為三維的,且其屬多自由度結(jié)構(gòu),以牛頓力學(xué)得出機(jī)械臂動(dòng)力學(xué)方程式十分困難的,但是基于拉格開(kāi)朗日力學(xué)則僅獲得相應(yīng)的能量項(xiàng),且于許多條件下應(yīng)用十分方便; 機(jī)械臂控制系統(tǒng)的研究所采用的方式多是模糊自適應(yīng)控制及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)控制,亦或者是魯棒自適應(yīng)控制和滑模變結(jié)構(gòu)控制,不過(guò)這些方式實(shí)現(xiàn)過(guò)程非常復(fù)雜。而逆系統(tǒng)方式屬于反饋線性化方式,其強(qiáng)調(diào)以對(duì)象逆系統(tǒng)建立可用反饋化方式實(shí)現(xiàn)的 α 階積分逆系統(tǒng),主要是將對(duì)象補(bǔ)償為線性傳遞關(guān)系系統(tǒng),也就是偽線性系統(tǒng),之后基于此設(shè)計(jì)控制器。

      2.六自由度機(jī)械臂結(jié)構(gòu)與 PLC 控制系統(tǒng)

      2. 1 六自由度機(jī)械臂結(jié)構(gòu)

      六自由度機(jī)械臂是以六關(guān)節(jié)串聯(lián)形成的結(jié)構(gòu),其關(guān)節(jié)傳動(dòng)是采用絕對(duì)編碼器電機(jī)和精密諧波減速器而實(shí)現(xiàn)的。小臂位置會(huì)裝設(shè)相應(yīng)的攝像頭和氣動(dòng)工具,這些都是其非常關(guān)鍵的外部設(shè)備接口,且提供相應(yīng)的電氣接口,用戶也能進(jìn)行相應(yīng)的功能擴(kuò)展。機(jī)械臂控制多是集成了 PC 技術(shù)及圖像技術(shù)和邏輯控制等,其間還采用專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù) VME 運(yùn)動(dòng)控制器,其性能可靠穩(wěn)定且速度快、精度高。如圖 1 所示,六自由度機(jī)械臂簡(jiǎn)視圖。


      2. 2 PLC 控制系統(tǒng)

      PLC 控制被應(yīng)用于各大領(lǐng)域,此類控制系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng),且極具抗干擾能力,應(yīng)用便捷且簡(jiǎn)單,該控制系統(tǒng)應(yīng)用于機(jī)械中意義重大。比如用于中央空調(diào)的 PLC 系統(tǒng),其可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示和控制及連鎖,同時(shí)可保護(hù)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行安全,數(shù)據(jù)顯示功能可將空調(diào)冷水出入口及冷卻水出入口溫度有效顯示,還有其蒸汽閥門(mén)開(kāi)度及溶液泵等數(shù)據(jù)顯示??蓭椭藗兗皶r(shí)發(fā)現(xiàn)其間存在的問(wèn)題,并長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存數(shù)據(jù),這也是空調(diào)發(fā)展與研究必不可少的數(shù)據(jù)支撐; 其控制功能運(yùn)行方式主要是軟手動(dòng)及就地手動(dòng)和自動(dòng)這三種,而以這三種功能所構(gòu)建的空調(diào)設(shè)備可實(shí)現(xiàn)合理調(diào)節(jié)及快速啟動(dòng),從而更好地控制空調(diào)開(kāi)關(guān)及運(yùn)行速度,充分降低能源消耗,以此提升空調(diào)的環(huán)保性,且強(qiáng)化其經(jīng)濟(jì)性及安全性。因此,可以說(shuō) PLC 控制系統(tǒng)功能強(qiáng)大且安全可靠,靈活性很大,應(yīng)用于機(jī)械中的效果及作用一定是很好的。如圖 2 所示,PLC 控制系統(tǒng)整體框架簡(jiǎn)視圖。


      3.基于 PLC 控制的六自由度機(jī)械臂控制

      3. 1 控制系統(tǒng)構(gòu)成

      基于 PLC 控制系統(tǒng)的六自由度機(jī)械臂設(shè)計(jì)十分靈活,其伸縮擴(kuò)展很容易實(shí)現(xiàn),可以說(shuō)它的關(guān)量控制非常良好,更適宜于六自由度機(jī)械臂設(shè)計(jì)。且其可實(shí)現(xiàn) PID 回路連續(xù)運(yùn)行,與上位機(jī)構(gòu)能夠充分結(jié)合,從而形成復(fù)雜且多功能的控制系統(tǒng),比如直接數(shù)字控制和分布式控制系統(tǒng)。PLC 控制系統(tǒng)應(yīng)用于六自由度機(jī)械臂設(shè)計(jì)中,可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程全方位自動(dòng)化,以此快速提升生產(chǎn)效率,從而提高生產(chǎn)速度,為相關(guān)企業(yè)節(jié)省人力資源及各方面成本。

      3. 2 基于 PLC 控制系統(tǒng)的使用

      基于 PLC 控制系統(tǒng)具備非常強(qiáng)大的功能,其所采用的編程非常簡(jiǎn)單,且操作便捷。這里強(qiáng)調(diào)的是以簡(jiǎn)單明確的梯形圖及語(yǔ)句表和邏輯圖實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言編程,其間不需要過(guò)多的計(jì)算機(jī)與相關(guān)技術(shù),簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)之后則可充分了解其各項(xiàng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。同時(shí)其所需的開(kāi)發(fā)時(shí)間短,可短時(shí)間之內(nèi)實(shí)現(xiàn) PLC 開(kāi)發(fā)及應(yīng)用,從而合理節(jié)約了生產(chǎn)實(shí)踐,使得機(jī)械臂現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試簡(jiǎn)單有效,可促使機(jī)械臂功能及其組裝等方面內(nèi)容快速健全,可確保后續(xù)檢修及養(yǎng)護(hù)工作更適宜操作。再是基于 PLC 控制系統(tǒng)的機(jī)械臂可實(shí)現(xiàn)在線程序更改,從而改善傳統(tǒng)控制方案改進(jìn)的有效性,確保相應(yīng)的控制方案更加快速地更改,為相關(guān)企業(yè)節(jié)約更多的人力資源及物力資源,推動(dòng)企業(yè)生產(chǎn)速度,且在此過(guò)程中盡可能地避免其間出現(xiàn)各方面問(wèn)題。

      3. 3 基于 PLC 控制系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性

      基于 PLC 控制系統(tǒng)可更好地適應(yīng)諸多惡劣環(huán)境,強(qiáng)化機(jī)械臂適應(yīng)力,且提高了其抗干擾能力,確保機(jī)械臂運(yùn)作更為安全可靠,這樣會(huì)比同類機(jī)械比較效果更好。且使得機(jī)械臂于更多的環(huán)境下工作和生產(chǎn),甚至是非常惡劣的環(huán)境中也能夠合理避免其間各方面影響因素,這樣也能保證生產(chǎn)人員安全生產(chǎn)?;?PLC 控制系統(tǒng)的機(jī)械臂生產(chǎn)效率及生產(chǎn)寬度被合理提升,其能夠快速完成許多人力都不能完成的工作,從而推動(dòng)生產(chǎn)力的進(jìn)一步提升,這樣也能更好地提升中國(guó)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力,以便提升我國(guó)在國(guó)際上的地位。具體而言,基于 PLC 控制系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí),其主要是分為三個(gè)階段,這里強(qiáng)調(diào)的是輸入采樣及輸出刷新與用戶程序的全面執(zhí)行。其間所蘊(yùn)含的階段強(qiáng)調(diào)的是 PLC 控制系統(tǒng)工作周期的全方位掃描,在此過(guò)程中,可按照相應(yīng)的掃描速度進(jìn)行連續(xù)不斷的循環(huán)掃描; 我國(guó)氣動(dòng)控制及電動(dòng)接卸領(lǐng)域?qū)?PLC控制系統(tǒng)的應(yīng)用十分廣泛,且此類技術(shù)亦推動(dòng)了閥島技術(shù)發(fā)展,機(jī)械臂領(lǐng)域?qū)Υ说膽?yīng)用亦是非常廣泛,該控制系統(tǒng)使得機(jī)械臂操作更簡(jiǎn)單便捷,同時(shí)其功能也被不斷擴(kuò)大。

      4.基于 PLC 的六自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

      4. 1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

      六自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是由工控機(jī)及 PLC與觸摸屏,加上伺服驅(qū)動(dòng)器及同步交流電機(jī)與編碼器構(gòu)成。工控機(jī)及觸摸屏屬于監(jiān)控層,其主要作用是監(jiān)控機(jī)械臂運(yùn)行情況,而 PLC 屬于控制層用戶可于工控機(jī)中編寫(xiě)程序,同時(shí)將其下載至 PLC 中,從而更好地控制 PLC 伺服驅(qū)動(dòng),保證其間各個(gè)伺服電機(jī)能夠合理協(xié)調(diào),并實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)行。

      4. 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

      4. 2. 1 PLC 軟件設(shè)計(jì)

      控制系統(tǒng)程序運(yùn)用的是模塊化編程思想,從而把驅(qū)動(dòng)參數(shù)快速初始化,這時(shí)機(jī)械臂可快速回到原點(diǎn),再采用運(yùn)動(dòng)學(xué)正解及反解和路徑規(guī)劃實(shí)現(xiàn)程序功能塊,而這些都是非常重要的子程序,從而保證程序結(jié)構(gòu)更夠清晰且快速修改。

      4. 2. 2 運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解算法設(shè)計(jì)

      其間采用的伺服電機(jī)應(yīng)改變轉(zhuǎn)角來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂工作,要將平動(dòng)盤(pán)位置合理定位,同時(shí)并聯(lián)機(jī)械臂系統(tǒng),這里強(qiáng)調(diào)的是將其與電機(jī)轉(zhuǎn)角準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換,而其間互相轉(zhuǎn)換主要是運(yùn)動(dòng)學(xué)正解算法及運(yùn)動(dòng)學(xué)反解算法這兩方面: 正解算法則是其間所采用的各臺(tái)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)角可推算平動(dòng)盤(pán)于平面中的位置; 反解算法則強(qiáng)調(diào)的是以平面中平動(dòng)盤(pán)合理推算電機(jī)中軸的旋轉(zhuǎn)角度。

      4. 2. 3 人機(jī)界面設(shè)計(jì)

      通常是選擇合理的監(jiān)控程序設(shè)計(jì)監(jiān)控軟件,以機(jī)械臂控制系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控功能提出的要求。具體而言,監(jiān)控系統(tǒng)主要是下述幾方面構(gòu)成: 其一,主界面。主界面可全面顯示六自由度并聯(lián)機(jī)械臂的實(shí)際結(jié)構(gòu),還有其電機(jī)左右抱閘控制及伺服鎖定控制,且采用指示燈來(lái)指示狀態(tài),從而及時(shí)觀測(cè)機(jī)械臂實(shí)時(shí)位置; 其二,自動(dòng)控制界面。此界面中具備機(jī)械臂的自動(dòng)運(yùn)行按鍵,比如自動(dòng)啟動(dòng)及 STOP 等類按鈕,亦可設(shè)置自動(dòng)運(yùn)行中的許多位置和屏障高度,且此界面還應(yīng)設(shè)置適宜的鐵片,其厚度應(yīng)適宜六自由度機(jī)械臂控制,還有其循環(huán)次數(shù)及運(yùn)動(dòng)速度等類參數(shù); 其三,手動(dòng)控制界面。該界面可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的手動(dòng)操作,比如其相應(yīng)的點(diǎn)動(dòng),并嚴(yán)格指定相關(guān)位置絕對(duì)移動(dòng); 其四,報(bào)警界面。此界面主要是以指示燈指示相應(yīng)的方向,警示其越限和軸錯(cuò)誤,同時(shí)設(shè)置相應(yīng)的按鈕,如果出現(xiàn)越限警報(bào),則可及時(shí)按下清除按鈕將機(jī)械臂恢復(fù)于原始位置。 

      5.結(jié)束語(yǔ)

      隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的快速提升,科學(xué)技術(shù)亦隨之飛速發(fā)展,各類高性能及多功能機(jī)械被研發(fā)和應(yīng)用?;?PLC 控制系統(tǒng)的六自由度機(jī)械臂快速推動(dòng)了我國(guó)機(jī)械臂功能水平的提升,且促進(jìn)了我國(guó)六自由度機(jī)械臂的進(jìn)一步發(fā)展,可推動(dòng)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)及機(jī)械制造業(yè)的快速發(fā)展,以此促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的快速提升,從而提升我國(guó)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力,同時(shí)也提高了我國(guó)的國(guó)際地位。本文對(duì)六自由度機(jī)械臂研究發(fā)展進(jìn)行了簡(jiǎn)析,并探討了六自由度機(jī)械臂結(jié)構(gòu)與 PLC 控制系統(tǒng),全面分析了基于 PLC 控制的六自由度機(jī)械臂控制,對(duì)基于 PLC 的六自由度機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)分析,為我國(guó)機(jī)械臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提升提供可靠的理論性依據(jù)。





    投稿箱:
        如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表,或進(jìn)行資訊合作,歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部, 郵箱:skjcsc@vip.sina.com
主站蜘蛛池模板: 金属剪切机,金属打包机,废钢剪切机,废铁压块机,金属压块机,废纸打包机,重废龙门剪,废钢龙门剪,箱式剪,液压剪切机-瑞顿机械装备制造江阴有限公司 | 上海专升本-上海统招专升本网| 卡压式管件_不锈钢卡压式管件_双卡压管件_不锈钢沟槽管件_承插焊管件_温州市中达阀门管件有限公司 | 武汉东湖高新集团股份有限公司官网| 木箱_木箱包装_出口木箱设计_熏蒸木箱价格_包装木箱厂 | 山东礼品盒,礼品盒生产厂家,礼品包装盒厂家-济南恒印包装有限公司 | 空气消毒机厂家-医用空气消毒机-医用空气净化器-山东佳境医疗 | 济南塑料袋,食品包装袋,复合塑料袋,方便袋-济南精美塑料包装厂 | 塑料振动筛-防腐蚀振动筛-聚丙烯振动筛-塑料振动筛厂家河南迈能机械设备有限公司 | 河北东奥电梯有限公司|东奥电梯|河北东奥 | 硫化剂|双马树脂|交联剂-宿迁志晟科技有限公司| 土工膜_土工布_复合土工膜_山东土工膜生产厂家_山东路易达新材料有限公司 | 水平转头微孔板离心机-米欧微孔板离心机-北京乾明基因技术 | 淄博润裕机械设备有限公司-搅拌器,搅拌桨叶,反应釜,机械密封,化工搅拌 | 江西省屹诚建筑装饰工程有限公司 | 深圳市佳顺优印印刷有限公司,佳顺优印,画册印刷,海报印刷,封套印刷,手提袋印刷,包装盒印刷,彩盒印刷,无碳纸印刷,不干胶印刷,信封印刷,便笺印刷,笔记本印刷,台历印刷,挂历印刷,国际会展中心附近印刷厂,宝安印刷厂,宝安教材印刷厂 | 深圳网站建设-量身定制原创设计-专业网站建设公司【企术】 | 江苏广分检测技术有限公司、电力安全工具检测、苏州绝缘工具检测、昆山电力安全工具检测-广分检测技术(苏州)有限公司 | 重大事件回顾:三亚哪里可以打炮?2025年最全实战攻略带你玩转真枪射击 | 远东齿轮泵|高粘度齿轮泵|三螺杆油泵|沥青保温泵|高粘度稠油泵-远东泵业官网 | 专业提供医疗器械,医疗设备,进口国产医疗设备,医疗耗材采购,医疗设备厂家等医疗器械信息-上海聚慕医疗器械有限公司 | 耐磨螺旋叶片_耐磨螺旋绞龙_KNM螺旋耐磨材料-北京耐默 | 上海同田生物技术有限公司-逆流色谱供应商和应用技术服务商 | 气体报警器,有毒气体报警器,可燃气体探测器,乙炔气体报警器,可燃气体检漏仪,便携式气体检测仪,气体报警控制器-山东如特安防设备有限公司 | 立式/卧式/潜水/液下/螺杆/耐磨/渣浆泵|泥浆泵|离心泵,厂家 - 河北聚盛泵业制造有限公司 | 扫路车_洗扫车_清扫车_道路清扫车_天锦洗扫车-程力专用汽车股份有限公司 | 手板机箱_亚克力机箱_医疗机箱_美容机箱_医疗设备外壳厂家_鸿堪医疗器械有限公司 | 南通市通州区锦标建材有限公司-排水板,塑料排水板,植草格厂家 | 矿用三环链|锻打/焊接三环链|矿车万能环|三环链销子-济宁卓力工矿设备有限公司 | 装修工程-钢结构工程-环氧地坪漆-东莞市远鸣装饰工程有限公司 | 康拓威技术(深圳)有限公司|Theia镜头代理商|安讯士AXIS摄像机|安讯士监控系统|博世BOSCH监控|博世会议系统|索尼SONY监控|松下PANASONIC监控|三星韩华SAMSUNG监控|霍尼韦尔Honeywell|海康|大华|华为监控|Theia无畸变镜头|AXIS监控|安讯视摄像机 | 太原万通汽车学校[官网]-太原好的汽修培训学校,学新能源汽车技术,学汽修,学汽车检测与维修技术 | 液化气密度测定仪,原油有机氯测定仪-泰州市姜堰分析仪器厂 | 上海机械网 机械 机械加工 金属加工 上海机械网 机械设备 上海机械 | 四方光电(武汉)仪器有限公司_四方仪器首页-烟气分析仪|尾气分析仪|煤气分析仪|沼气分析仪|天然气分析仪|超声波流量计|在线气体分析系统|红外气体传感器 | 上海眸社设计-上海专业的VI设计,宣传册设计,画册设计,折页设计公司 | 南京申信智能科技有限公司 | 浏阳企业网站建设|设计|制作,专业做网站,建站公司-冠讯网络公司 领先的一站式_专利申请代理知识产权服务平台_乐知网 | 河北东奥电梯有限公司|东奥电梯|河北东奥 | 乌兰察布市集宁牧田饲料科技有限公司-乌兰察布奶牛饲料|饲料原料加工|精品羊料 | 移动CRM软件_SaaS CRM_crm管理软件系统_crm客户关系管理系统_销售管理软件-上海企能软件科技有限公司 |