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码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究中控制系统的方案设计

时间：2017-07-24 来源：机器人在线阅读：6432 原创

码垛机器人控制系统是以控制技术为核心的实时控制系统，由工控机(或PC机)、运动控制卡、伺服驱动器、直流伺服电机及传感器等组成，能够实现人机界面交互、轨迹规划、伺服控制、信号反馈等功能，能够根据任务要求控制机构本体按照给定的轨迹运动，进而实现对机构本体的运动控制，因而码垛机器人的控制系统较为复杂。控制系统是码垛机器人的大脑，其优劣决定了码垛机器人的工作效率、动作灵活性及智能水平等性能，同时也决定了码垛机器人使用的方便性和系统的开放性。

方案中码垛机器人的控制系统采用上、下位机二级分布式结构:上位机主要为工控机(或PC机)，负责系统的管理以及轨迹规划和运动学计算等;下位机包括运动控制卡、伺服驱动器、直流伺服电机及位置传感器等部分，主要完成运动轨迹插补、伺服控制和信号反馈等工作，负责控制的具体实现;上、下位机通过串口总线RS232进行通讯。码垛机器人控制系统的工作流程如图2.2所示。

图2.2中，码垛机器人工控机(或PC机)提供人机交互界面，主要功能包括:完成参数给定、运动操作及三维模型显示功能;完成工作轨迹选择和规划，将工作轨迹分解成离散化的末端运动轨迹;完成运动求解，通过运动学分析，获得离散的各驱动关节运动信息，包括位置、角速度、角加速度和运动时间等;通过串口通信传递给四轴运动控制卡。运动控制卡接收来自工控机(或PC机)的运动指令，综合速度、加速度和运动时间等要求后完成轨迹的规划与插补运算，并将脉冲信号(位置模式)下发给各伺服驱动器。伺服驱动器根据运动控制卡的控制指令，实现对直流伺服电机的闭环控制，进而驱动机构转动，实现码垛机器人的整体运动，完成给定的末端工作轨迹。位置传感器等检测模块用于检测机构位置及外部环境等信息，并反馈至运动控制卡，通过算法补偿等处理，实现对机构运动的精确控制。同时，检测到的信息也会经运动控制卡传给工控机，实现数据的实时显示。

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