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基于工控机与运动控制卡的机器人运动控制系统

专业 ◆ 应用 ◆ 通信专业 基于工控机和运动控制卡的机器人运动控制系统 王文文(江西商学院商业技术系,江西南昌 330100) [摘要] 由工控机(iPC)和运动控制卡组成的开放式机器人控制运动控制卡系统具有可靠性高、信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹准确等优点。 工业个人计算机(IPC)实现上位机的功能,完成人机交互、运动学计算等任务。 下位机采用PMAC运动控制卡。 对各关节电机进行伺服控制。 上位机基于Visual c++编程,通过调用PMAC的动态链接库编写上位机人机界面来控制PMAC卡。 另外还介绍了伺服驱动器的设置以及PMAC的PID调节。 实践证明,该系统工作可靠,完全满足要求。 [关键词] 机器人; 运动控制; 工控机; 项目管理委员会; VC++; PID 【中国分类号】TF242 【文献编码】A 【文章编号】2096-0603 (2016)35-0095-01 六自由度系列机器人是机器人领域最常用的自动化装置是广泛应用于工业制造、医疗、军事和太空探索等领域。 它可以在一定范围内替代人类劳动,甚至可以完成一些人工无法完成的任务。 一、机器人控制系统是机器人的核心部分,是整个装置的“大脑”。 它通过伺服驱动器驱动各关节电机,完成机械手的工作过程。

在该机器人控制系统中,采用了分级控制方法。 上位机负责信息处理、路径规划以及与工业控制计算机(IPC)的人机交互。 下位机采用PMAC运动控制卡实现多轴伺服控制。 采用Visual C++语言编写六自由度系列机器人的控制软件,最终实现机械臂的运动和目标的抓取。 1、机器人控制系统的构成当前机器人的发展趋势是“开放式、模块化、标准化”。 开放的机器人系统是指机器人系统对用户开放,用户可以根据自己的需求设置甚至扩展其性能。 这就要求机器人系统采用标准的系统(如Windows)、标准的开发语言(如C++)、标准的总线结构。 这可以改变传统专用机器人语言共存且互不兼容的局面。 模块化设计将机器人分为上位机交互模块和下位机运动模块f11。 该机器人控制系统的主控计算机采用研华公司生产的610H工业计算机,具有环境适应性强、信息处理速度快的优点。 Clipper是一款功能齐全、结构紧凑、高性价比的多轴运动控制器。 它具有以太网和RS232通信接口和内置I/O。 通过堆叠Ace-IP扩展卡,可实现多达12轴的伺服控制。 2、伺服驱动器设置森创MS系列伺服驱动器采用32位数字处理芯片(DSP)作为核心控制,采用先进的全数字电机控制算法,实现电流环、速度环、位置的闭环伺服控制环形。

森创伺服驱动器支持多种运行模式:手动(JOG)运行、内部速度运行、外部速度运行、位置模式运行、扭矩模式运行。 该机构中,伺服驱动器采用外部速度给定方式(hu=o)完成速度闭环。 设置速度模式后,需要重新上电。 该模式对应的参数有 3 个: FOe,外部输入模拟量速度指令增益,取值范围 0 ~ 800。 外部输入模拟量速度指令偏置,取值范围 -500 ~ +500。 3、PMAC的PID调节 PMAC提供PID+速度、加速度前馈控制环算法,利用PMAC提供的PmacTuningPro软件来调节本系统的PID参数。 PMACTuningPro提供PID自动整定功能AutoTuning。 然而,当有负载时,自整定不一定能达到理想状态,仍然需要手动调整伺服环参数141。 PMAC 通过设置每个电机的四个 I 变量来调整 PID 参数。 PID参数可以通过计算或实验方法获得。 理论计算方法存在一定缺陷,因此往往需要采用实验方法进行现场调整。 。 最常用的两种信号源是步进位置信号和抛物线速度信号。 阶跃响应主要是调节系统的PID参数,而抛物线响应主要是调节系统的动态特性,包括速度前馈和加速度前馈。 通过多次试验,取四者中的最佳值。

4 结论运动控制技术是推动新科技革命和新工业革命的关键技术。 运动控制技术迅速发展的主要原因有两个:一是计算机、高速数字处理器(DSP)、自动控制、网络技术的发展;二是运动控制技术的发展。 二是市场需求巨大。 基于网络化开放式结构和嵌入式结构的通用运动控制器已逐渐成为自动化控制领域的主导产品之一。 未来运动控制器产品的发展将基本遵循上述两个方向,但专业化、个性化的运动控制器将是新的发展方向。 参考文献: [1] 门昌华,关雪峰,胡明,等. 基于PMAC EJ的六自由度机器人开放控制系统开发[J]. 机电产品开发与创新,2008,21(4):4-5。 [2] 刘磊,唐伟毅,原第一. 基于VC++和PMAC的机器人控制软件开发[J]. 微机信息,2008,24(5):203-205。 [3]简毅,李红梅,陈桂芳。 基于PC+PMAC的仿人机器人手臂控制系统应用研究[J]. 轻工机械,2010,28(6):73-76。 [4]郭波,邹丽梅。 基于Turbo PMAC Clipper的伺服系统PID参数整定方法[J]. 五邑大学学报,2012,31(2):60-64。 [5]窦伟,赵新华,李振华。 基于VC++和PMAC的机器人控制软件开发[J]. 天津科技大学学报, 2010, 26(3): 58-61.195—万方数据