本課題的研討方針是以實(shí)驗(yàn)室已有的有四個(gè)樞紐跟一個(gè)末尾執(zhí)行器的采摘機(jī)器人為節(jié)制工具，研制四樞紐運(yùn)動(dòng)節(jié)制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高精度節(jié)制，同時(shí)盡量降低控制器的本錢(qián)，以降低機(jī)器人的整體本錢(qián)，從而增進(jìn)未來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的推廣跟使用。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人不只可以辦理勞動(dòng)力的缺乏，借可以進(jìn)步勞動(dòng)生產(chǎn)率，改良農(nóng)業(yè)出產(chǎn)情況，農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研討正在國(guó)內(nèi)外遭到普遍正視。控制系統(tǒng)是機(jī)器人的焦點(diǎn)，決意機(jī)器人的機(jī)能跟功課后果?；趐c104工控機(jī)跟pmac2-104多軸運(yùn)動(dòng)控制卡的開(kāi)放式節(jié)制平臺(tái)正在農(nóng)業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中使用比力普遍，但價(jià)格昂貴。農(nóng)業(yè)機(jī)器人的采辦工具為農(nóng)戶，那便要求機(jī)器人的價(jià)格低廉。本課題的研討方針是以實(shí)驗(yàn)室已有的有四個(gè)樞紐跟一個(gè)末尾執(zhí)行器的采摘機(jī)器人為節(jié)制工具，研制四樞紐運(yùn)動(dòng)節(jié)制平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)高精度節(jié)制，同時(shí)盡量降低控制器的本錢(qián)，以降低機(jī)器人的整體本錢(qián)，從而增進(jìn)未來(lái)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的推廣跟使用。
農(nóng)業(yè)機(jī)器人樞紐控制器的計(jì)劃取舍
控制精度下、響應(yīng)速度快、價(jià)格低廉是農(nóng)業(yè)機(jī)器人樞紐控制器三個(gè)最緊張的計(jì)劃目標(biāo)。因?yàn)橛来磐诫姍C(jī)存在布局簡(jiǎn)略、靜態(tài)相應(yīng)快、定位精確的特色。本研討采取安川公司的交換伺服電機(jī)作為履行機(jī)電。機(jī)器人控制系統(tǒng)須要實(shí)現(xiàn)的使命相稱年夜，對(duì)控制系統(tǒng)的硬、軟件皆提出了較下的要求，本課題所研討的控制系統(tǒng)采取上、下位機(jī)二級(jí)分布式布局。
應(yīng)用pc機(jī)作為上位機(jī)，次要實(shí)現(xiàn)全部體系的經(jīng)管、運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)較和通訊使命;下位機(jī)控制器由4個(gè)自力的樞紐控制器構(gòu)成，各樞紐控制器擔(dān)任本樞紐的運(yùn)動(dòng)節(jié)制跟反應(yīng)旌旗燈號(hào)的處置懲罰，它們是并行事情的。
dsp（digitalsignalprocessor）芯片，如tms320x240x系列，外部集成了公用外設(shè)、存在硬件乘法器，采取哈佛布局，采取流水線操縱的指令系統(tǒng)，而且采取特別的dsp指令，從而存在快捷指令周期，高速運(yùn)算跟停止大批數(shù)據(jù)處理的才能，可實(shí)現(xiàn)龐大控制算法。是以，本研討采取ti公司的tms320lf2407a芯片作為下位機(jī)的處理器，用來(lái)實(shí)現(xiàn)clarke變更、park變更、park逆變換、pid節(jié)制等功用。
快遞分揀機(jī)器人多少錢(qián)該控制系統(tǒng)中采取三閉環(huán)地位伺服節(jié)制計(jì)劃，以保障控制系統(tǒng)的地位精度。系統(tǒng)控制框圖如圖1所示。
圖1系統(tǒng)控制框圖
本研討中采取直軸電樞電流為整的控制策略［7］即pmsm定子電樞電流正在節(jié)制進(jìn)程中一直即是0，定子電流中只有交軸份量，且定子磁動(dòng)勢(shì)空間矢量與轉(zhuǎn)子永磁體磁場(chǎng)空間矢量正交，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩中只有永磁轉(zhuǎn)矩份量，電磁轉(zhuǎn)矩與交軸電樞電流幅值成正比，節(jié)制轉(zhuǎn)矩的巨細(xì)實(shí)際上便落實(shí)到節(jié)制定子電流幅值的巨細(xì)。本課題采取的交換伺服電機(jī)是概況凸極式pmsm，采取直軸電樞電流為整的控制策略時(shí)，單元定子電流可取得最大的轉(zhuǎn)矩，銅耗降低，服從有所提高。
機(jī)器人樞紐控制器硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
因?yàn)楸菊n題采取矢量節(jié)制方式去節(jié)制伺服電機(jī)，每一個(gè)機(jī)電須要6個(gè)pwm旌旗燈號(hào)去節(jié)制智能功率模塊ipm中igbt的通斷，而每片dsp芯片只含有兩個(gè)事宜管理器，最多只能節(jié)制兩個(gè)伺服電機(jī)。本課題建造了2塊基于dsp的運(yùn)動(dòng)控制板，以節(jié)制四個(gè)交換伺服電機(jī)。圖2為樞紐控制器硬件布局示意圖。
圖2樞紐控制器硬件布局示意圖
機(jī)器人樞紐控制系統(tǒng)正在硬件上分為兩部門(mén)：基于dsp控制器的控制電路跟基于ipm的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
樞紐控制器控制電路包羅三大部分：tms320lf2407a最小體系部門(mén)、體系擴(kuò)展部門(mén)跟接口電路部門(mén)。此中最小體系部門(mén)包羅電源電路、時(shí)鐘電路、復(fù)位電路;體系擴(kuò)展部門(mén)包羅存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、總線擴(kuò)展、顯現(xiàn)電路;接口電路部門(mén)包羅rs232接口電路、jtag仿真接口。
功率驅(qū)動(dòng)電路板次要實(shí)現(xiàn)pwm逆變器功用，實(shí)現(xiàn)機(jī)電相電流的檢測(cè)跟地位檢測(cè)。功率驅(qū)動(dòng)電路次要有電源部門(mén)、逆變部門(mén)、斷絕部門(mén)跟電流收羅部門(mén)。本研討中取舍三菱公司的智能功率模塊pm15csj060作為逆變模塊，利用m57140模塊為其供給4路15v的電壓，采取hcpl4504作為光耦斷絕器件，停止了電源電路，斷絕電路跟電流收羅電路的計(jì)劃。
機(jī)器人樞紐控制器軟件設(shè)計(jì)
機(jī)器人樞紐控制系統(tǒng)軟件包羅基于pc機(jī)的上位機(jī)控制器軟件跟基于dsp控制板的下位機(jī)控制軟件兩部門(mén)。
上位機(jī)順序
上位機(jī)軟件正在microsoftvisualc++情況下開(kāi)辟，次要包羅4部門(mén)：人機(jī)交互界面的計(jì)劃、體系主程序、運(yùn)動(dòng)節(jié)制函數(shù)庫(kù)跟通信接口函數(shù)。上位機(jī)主順序事情正在pc機(jī)上，用來(lái)實(shí)現(xiàn)全部體系的經(jīng)管、節(jié)制事情。運(yùn)動(dòng)節(jié)制函數(shù)庫(kù)是正在實(shí)驗(yàn)室其他成員研討的運(yùn)動(dòng)學(xué)模子及求解論斷的根底上，編寫(xiě)了相關(guān)的運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)算函數(shù)。通信接口程序?qū)崿F(xiàn)上位pc機(jī)與dsp控制板之間的通信，把上位機(jī)的運(yùn)算成果傳遞到下位機(jī)，本課題采取的是api函數(shù)編程方法。
下位機(jī)順序
下位機(jī)控制器軟件部門(mén)的計(jì)劃是基于dsp的樞紐控制板，正在開(kāi)辟情況下編寫(xiě)。下位機(jī)控制器軟件次要包羅3部門(mén)：初始化模塊、主程序模塊、中止模塊。
主程序部門(mén)擔(dān)任全部樞紐控制器的經(jīng)管，計(jì)劃成輪回守候方法，正在初始化跟樞紐復(fù)位事情實(shí)現(xiàn)后，便守候各中止旌旗燈號(hào)，若是有中止發(fā)生，則挪用相關(guān)的中止順序。
中止模塊：本課題利用了4個(gè)中止，功率護(hù)衛(wèi)中止、cap3中止、定時(shí)器1下溢中止跟串口通訊中止。此中，定時(shí)器1下溢中止子程序正在定時(shí)器1計(jì)數(shù)溢出時(shí)被相應(yīng)，用來(lái)挪用控制算法，履行體系的矢量控制程序，每一個(gè)載波周期實(shí)現(xiàn)一次。
試驗(yàn)
為了測(cè)試本課題研討的農(nóng)業(yè)機(jī)器人樞紐控制器的機(jī)能，對(duì)所研制的控制系統(tǒng)停止了實(shí)驗(yàn)。
實(shí)驗(yàn)用的4個(gè)交換伺服電機(jī)的型號(hào)為sgmah02a、sgmah01a、sgmaha5a。將上位pc機(jī)、dsp下位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制板、功率驅(qū)動(dòng)板跟伺服電機(jī)按計(jì)劃要求毗鄰好，接通電源，啟動(dòng)pc機(jī)，進(jìn)入用vc++計(jì)劃的人機(jī)交互界面。單個(gè)機(jī)電的運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)情況如圖3所示。
圖3單個(gè)機(jī)電運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)情況
分揀機(jī)器人設(shè)計(jì)步驟與結(jié)果實(shí)驗(yàn)中設(shè)定各樞紐機(jī)電須要運(yùn)轉(zhuǎn)的圈數(shù)、速率跟運(yùn)行標(biāo)的目的，點(diǎn)擊“啟動(dòng)”鍵，機(jī)電開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)進(jìn)程中離別對(duì)各個(gè)樞紐機(jī)電停止了調(diào)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本課題所研制的樞紐控制器能實(shí)現(xiàn)機(jī)電的正、反轉(zhuǎn)跟速率調(diào)節(jié)。正在機(jī)電長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，dsp節(jié)制電路板跟基于ipm的功率驅(qū)動(dòng)板形態(tài)優(yōu)越。
物流分揀機(jī)器人是誰(shuí)發(fā)明的智能分揀機(jī)器人的工作流程醫(yī)藥行業(yè)高速分揀機(jī)器人分揀機(jī)器人生產(chǎn)