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四自由度直角坐标码垛机器人控制系统研究中系统的工作方式分析（下）

时间：2017-07-28 来源：机器人在线阅读：7748 原创

(4)单步工作方式

当现场工作人员按下启动按钮码垛机器人就开始启动，之后按下上升或者下降就执行相对应的工作。按一下按钮就执行一次动作，执行完一次动作就会自动停止并保持当前的工作状态，再次按下启动按钮它才会进入下一步动作。

如图2.9所示的就是码垛机器人以单步工作方式运行，对右码垛区域完成一个周期的码垛，码垛完毕后返回到原点的工作流程图。

2.2控制系统方案设计

2.2.1交流伺服与直流伺服对比

为了保证在纸箱码垛过程中不会出现偏差，需要进行位置伺服控制，保证码垛的位置坐标在期望的范围内。伺服控制系统的主要任务是使得输出量能够快速而准确地复现给定输入量的变化。伺服系统主要由控制器、功率驱动装置、反馈装置和电动机构成一个闭环系统，完成对转矩、速度和位置的精确控制

直流伺服电机固有机械特性方程式为:

如图2.10所示直流伺服电机的机械特性图，从图上可以看出其机械特性曲线是一条直线，能够实现大范围的无极调速，并且调速性能优良，这使得直流电机在很长一段时间之内在各种伺服系统中起着不可或缺的作用。不过，直流电动机由于需要换向器电刷等使得其机械结构复杂，而且电刷和换向器之间的摩擦使得电机局部部位容易产生火花等现象，如果电刷和换向器坏掉了就得重新更换。

由于降压调速各方面性能远远不如变频调速性能优良，所以降压调速逐渐被淘汰变频调速的应用范围也越来越广，这使得以前难以调速的交流电机迅速的被应用于各种场合，并逐渐取代了直流电机的地位。无刷直流电机和交流永磁同步电机是两种常见的同步电机。直流无刷电机中不存在换向器和电刷，利用开关电路和位置传感器取代了换向器和电刷的作用，从而使得结构简单，但直流无刷电机控制精度低。而永磁同步电机采用光电编码器采集各项速度，其转速平稳并且控制性能优良。正是由于这些特点，永磁同步电机被广泛应用于机器人等行业

考虑到码垛机器人对控制的要求比较高，并且码垛过程中机械手爪的实时定位效果要求比较严格的情况，最终决定采用控制精度高、反映灵敏的交流伺服电机来完成码垛机器人的位置伺服控制。

码垛机器人四自由度直角坐标码垛机器人控制系统研究技术干货

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